2022年大学物理实验教案-单摆的研究.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料高校物理试验教案试验名称 单摆的讨论教学时数 2 学时1、把握用单摆测定重力加速度的方法；教学目的 2、讨论单摆振动的周期和摆长的关系；和要求 3、把握米尺、游标卡尺、秒表的正确使用方法；4、把握依据测量精度要求挑选合适的测量仪器和测量方法；1、用米尺和游标卡尺测量摆长的方法；教学重点2、挑选合适的测量仪器和测量方法；3、使用秒表测量摇摆周期的方法- 测量宽度延展法；4、数据处理方法；教学难点1、挑选合适的测量仪器和测量方法；2、数据处理方法；1、用单摆测定重力加速度的原理和公式2、依据测量精度要求挑选合适的测量仪器和测量方法

2、教学内容 3、米尺、游标卡尺、秒表的正确使用方法4、使用秒表测量摇摆周期的方法- 测量宽度延展法5、数据处理方法教学方法教学手段时间安排板书设计先讲授,然后实际演示操作要点；同学操作,随堂检查操作情形；依据同学的操作情形将简单犯错的问题做重点提示,同学可以依据操作中遇到的详细问题个别提问；讲授 50 分钟,同学操作50 分钟；试验目的、测量关系式、 数据记录表格；1、杨述武等,一般物理试验 （第四版） M. 北京： 高等训练出版社, 2007. 名师归纳总结 主要参2、郑庚兴,高校物理试验M. 上海：上海科学技术文献出版社,2004. 第 1 页,共 4 页3、黄水平,高校物理试验M. 北京：

3、机械工业出版社,2022. 考资料4、徐扬子,丁益民,高校物理试验M. 北京：科学出版社,2006. 5、李蓉,基础物理试验教程M. 北京：北京师范高校出版社,2022.- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编 优秀资料试验名称：单摆的讨论试验目的：1把握用单摆测定重力加速度的方法；2讨论单摆振动的周期和摆长的关系；3把握米尺、游标卡尺、秒表的正确使用方法；4把握依据测量精度要求挑选合适的测量仪器和测量方法；试验仪器：单摆 秒表米尺 游标卡尺试验原理：用一根不能伸长的轻线悬挂一小球,作幅角 很小的摇摆就是一个单摆；设小球的质量为 m ,其质心到摆的支

4、点 O 的距离为 l （摆长） ；作用在小球上的切向力的大小为mg sin,它总指向平稳点 O ；当幅角 很小时,就sin,切向力的大小为 mg,按牛顿其次定律,O质点的运动方程为名师归纳总结 ma切mgmgsin第 2 页,共 4 页mld22mgOmdtd22gmgdtl这是一简谐运动方程,该简谐振动角频率的平方等于gl,由此得出2gTlT2lgg42l2T单摆的振动周期T 和摇摆的角度 之间存在以下关系T2L112sin221232sin42g224对于幅角不超过50时,周期的实测值和小振动近似的结果的偏差就不会大于千分之一；如按这误差要求用式T2l测量重力加速度,必需把单摆的幅角掌握在

5、5 0 之内；g- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师精编优秀资料n 个周期的时间t,就试验时,测量一个周期的相对误差较大,一般是测量连续摇摆Tt/n,因此g42n2lg为式中和 n 不考虑误差,因此t2g 的不确定度传递公式u22utt2l 和 t 对测量 g 有利；uggull从上式可以看出,在ul、ut大体肯定的情形下,增大试验内容 : （一）、测定重力加速度1、 单摆调整（1）试验时,将仪器放置桌边；（2）调剂摆角板高度（距上端 桌子侧面平行；（3）调整立柱铅直；2、测量摆长50cm）,并使摆角板平面、镜面、单摆底座的前表面及选取摆长 1m 左

6、右,用米尺测量摆线长l 6 次,用游标卡尺测摆球直径d 6 次,运算摆长 L=l+d/2.3、测量周期测出连续摇摆 50 次的总时间 t；共测 6 次；4、运算重力加速度 g 及其不确定度；（二）、讨论摆长与周期的关系1、匀称地转变 6 次摆长 L ,每次增加约 10 ,测出相应的连续摇摆 50 次的总时间 t；2、运算出摆长 L、周期 T 和 T 2；23、在直角坐标纸上绘制 Ti L 图线,验证简谐振动的周期与摆长的关系；试验数据处理名师归纳总结 （一）、测定重力加速度摆线长度l/cm 摆球直径 d/cm 50 个周期时间t/s 第 3 页,共 4 页测量序号1x /cm 2x /cm 1

7、 10.00 114.15 104.15 2.402 103.01 2 12.00 116.20 104.20 2.404 103.13 3 15.00 119.10 104.10 2.402 102.95 4 18.00 122.15 104.15 2.400 102.86 5 20.00 124.10 104.10 2.404 103.23 6 25.00 129.15 104.15 2.402 103.15 平均值104.14167 2.402333103.05500 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 试验标准差s 名师精编优秀资料0.13882

8、 0.03764 0.001506 1. 摆长1 摆长的平均值Lld104.14167+2.402333/2=105.3428365cm 2（2）摆长的不确定度u l t0.68s n2c2 1.110 03764 620.1 320.06020 cm 3u d t 0.68s2k21.110 001506 620.002 320.001341cm n3u Lu l 2u d 220 0602020 0 134120.06020cm 2（3）摆长2.LLu L （105.343 0.060）cm 0. 1 3 1 6 2 50 个周期时间t22人22 0. 0 1 2 0. 2 2 s 0. 0 4 0 1t表u t t 0 . 6 8 sn2 t32 1. 1 1 0 13882620. 0 4 0 1 3ttu t 103 0 . 50.13s3.重力加速度g422 n L2 4 3.14165021 053428365t2 103 05500 22 9.789683457 m s名师归纳总结 u g gu l22u t220.131622第 4 页,共 4 页lt9.7896834570.060202105 3428365103 055002 0.02562458 m sggu g 9.790 0.026m/s2- - - - - - -