大学物理实验报告范例(单摆法测重力加速度)
怀化学院
大学物理实验实验报告
系别物信系年级2009 专业电信班级09 电信 1 班
姓名张三学号09104010** 组别 1 实验日期2009-10-20实验项目: 6-单摆法测重力加速度
实验项目】单摆法重力加速度 实验目的】
1. 掌握用单摆法测本地生力加速度的方法。
2. 研究单摆的系统误差对测量结果的影响。
3. 掌握不确定度传递公式在数据处理中的应用。 实验仪器】
FB327 型单摆实验仪、FB321 型数显计时记数毫秒仪、钢卷尺、游标卡尺
【实验原理】 如果在一固定点上悬挂一根不能伸长、无质量的细线，并在线的末端悬挂一质量为 m 的质 点，这就构成了一个单摆。在单摆的幅角θ很小（＜5°）时，单摆 的振动周期T 和摆长L 有如下关系：
单摆是一种理想模型。为减小系统误差，悬线的长度要远大于 小
球直径， 固定摆长，
g = 4
2 l
l =l +1d （线长加半径）或l = l - 1 d （悬点到小球底
22
端距离减半径）
为减小周期测量误差，通过测量 n 次全振动时间测周期，即：T
n 2
l 重力加速度测量计算公式： g = 4
2 n l
（3）
t 2
【实验内容与步骤】
1. 调整摆长并固定，用钢卷尺测摆线长度l ，重复测量 6 次。
2. 用游标卡尺测摆球直径 d ，重复测量 6 次。 3．调单摆仪底座水平及光电门高低，使摆球静
止时处于光电门中央 4．测量单摆在摆角
5（振幅小于摆长的 1/12 时）的情况下，单摆连续摆动 n 次（n=20）
的时间 t 。要保证单摆在竖起平面内摆动，防止形成圆锥摆，等摆动稳定后开始计时。 5．计算 g 的
平均值，并作不确定度评定。
= 2 l g
(1)
同时摆角要小于 5°，并保证在同一竖直平面内摆动。 测量 T 和摆长即可求出 g 。 式中：
数据处理】
被测量 平均值 U A S
U
B
仪
U = UA 2 +UB 2
l (cm) 60.99 0.102 0.05 0.113 d (cm)
1.397 0.002 0.002 0.003 t (s)
31.568
0.0106
0.001
0.011
16
其中：S =
1
(xi -x )2 6-1 i =1 1
故：l =l + d ＝60.99＋0.699＝61.69 (cm)
2 g = 4
2n 2 l
= 4 3.1422 202 61.69 = 977.81(cm s -2 ) 2 31.5682
摆长不确定度：U = U 2(l
)+1U 2(d )= 0.1132+10.0032=0.113 (cm)
摆长相对不确定度：Ur (l )=U l l 100%=60.11.6193100%=0.18% 时间相对不确定度：Ur (t )=U t t
100%=301..051618100%=0.035%
重力加速度不确定度：
故：g =977.8
1.9 (cm s -
2)，U r (g )=
100% = 1.9%
977.8
【实验结果与分析】
测量结果：用单摆法测得实验所在地点重力加速度为：
g = 977.8 1.9 (cm s -
2) U r (g ) =1.9%
实验分析： 单摆法测重力加速度是一种较为精确又简便的测量重力加速度方法。本实验采用较精密的数 字毫秒仪计时减小了周期测量误差。实验误差由要来源于①摆长的测量误差，但由于摆长较长， 用钢卷尺测量产生的相对误差也较小，所以用钢卷尺也能达到较高的准确度；②系统误差：未能 严格满足单摆模型造成的误差，如未严格在竖直平面摆动。
= 977.81 0.00182 + 4 0.000352 = 1.89(cm s - 2 )
U
g
度可从以下方面着手 对多人一组的，应注明合作者 增大摆长；测时间 （也不宜过大，时间越长 ，形成圆锥摆的可能性越大）
怀 化 学 院 实 验 数 据 记 录 纸
实验名称： 单摆法测重力加速度 实验时间： 2009 年 9 月 20 日 ___物 信 系__ _系 09 级 电
信 专业 1 班 姓名 张 三 学号 09104010** 数据记
录：
表 1.用钢卷尺测摆线长度 l 数据记录表
(
仪)钢卷尺
= 0.05 mm
1
2 3 4 5 6 l (cm )
61.00
61.10
60.90
60.88
60.92
61.11
表 2. 用游标卡尺测摆球直径 d 数据记录表
（
1
2 3 4 5 6 d (cm )
1.398
1.396
1.398
1.396
1.400
1.394
表 3. 测摆动n = 20次的时间t 数据记录表
（
仪
）数字毫秒仪 = 0.001 秒
1
2 3 4 5 6 t (s )
31.564
31.57
31.576
31.578
31.572
31.549
要提高本实验的准确 合时作
选者择：合 适 无
振 动 次 数 教师签名：