實驗目的:用簡單的擺測量局部重力加速度大學物理實驗單擺,鞏固和加深對擺周期公式的理解。
實驗原理:當擺角很小(小于5°)時,可視為間諧波振動。 其自然周期公式為,由此可得: 。 因此,通過實驗測量擺長l和周期T,就可以計算出局部重力加速度。
實驗器材:鐵架(帶鐵夾)、金屬球、刻度尺、秒表、細鐵絲
實驗步驟:
1.將細線穿過金屬球上的小孔,在細線一端打一個稍大的結,制成一個鐘擺。
2、將鐵架固定在鐵架頂部。 將鐵架放在桌子旁邊大學物理實驗單擺,使鐵架伸出桌子外。 然后將擺錘固定在鐵夾上,使擺球自由懸掛。
3、用刻度尺測量擺錘的長度(求擺錘靜止時懸掛點到擺球中心的距離)。
4. 以小于 5° 的角度將擺球拉離平衡位置,然后在沒有初速度的情況下釋放球。 當擺球穩定擺動并經過最低點時,用秒表開始計時,測量擺球全振動30~50次的時間,求出一次振動的時間和擺的周期。
5. 重復測量3次,計算該周期的平均值,然后利用公式計算重力加速度。
防范措施:
1.細線不可伸縮,長度約1m。 小球應該是密度較高的金屬球,直徑要小一些(最好不超過2cm)。
2、不要將擺錘的上端纏繞在夾子上,而是用夾子將其擰緊,以防止擺線滑動或擺錘擺動時擺錘的長度發生變化。
3、最大擺角小于5°,可用量角器測量,然后通過幅度來掌握。
4、擺球擺動時應處于同一垂直面。
5、計算單擺的振動次數時,應從擺球經過最低點時開始計數,當擺球同方向經過最低點時再計數。 在數零的同時按下秒表開始計數。 測量多次完整振動的總時間,然后除以振動次數。 重復此操作三次,求周期的平均值作為單擺的周期。