研究性学习日记(二)
【实验名称】:单摆及随机误差实验
【参与人员】:全体组员。
【参与地点】:江苏省常州高级中学:物理力学实验室(2)
【参与时间】:2010-2-18
【具体过程】:
一、实验目的
二、实验仪器
单摆实验装置一套,米尺,数字毫秒计
三、实验原理
(一)、如果在一固定点上悬挂一根不能伸长、无质量的线,并在线的末端悬一质量为 m的质点,这就构成了一个单摆。我们知道单摆的幅角θ很小时,单摆的振动周期T和摆长有如下关系: LΤ=2πg
由于悬线有质量,实验中用小球或圆柱等的质心代替质点,所以以上单摆实际上并不存在,因此实验要求小球或圆柱的质量要远大于悬线的质量,而它的半径或高要远小于悬线的长度,这样质心才能代替质点,并可用(1)式进行计算。但此时必须将悬挂点到质心的距离作为摆长。若 L固定,测出 T即可求出g4π^2g=LΤ^2
(二)、测量的最终目的是为了求得被测物理量的真实大小,但是由于误差的存在,真值无法{jd1}准确地测得。即使在排除了系统误差之后,也只有通过一系列的测量,取得一组足够多的数据之后,进行统计处理,来求得最接近真值的数值和这个数值接近真值的程度。
对某一物理量在相同条件下进行n次重复测量(n≥100),得到 n个结果 X1,X2,…Xn,先找出它的最小值和{zd0}值,可确定一个区间[X,X],这个区间包含了全部测量数据,将区间[X,X]分成若干个,比如 K个,则每个小区间的间隔△为:x, x′Δ=Κ
X+△,X+2△,…,X+K△各个小区间的次数称为频数用n与测量次数n之比,即Δn/n,称为测量值在该区间内出现的相对频数。
(1)找出实验数据中的{zd0}值
X和最小值 X。
(2)数据分组。数据分组的组数与直方图形状直接有关。一般,当实验数据较多时组
数取为 10~20
(3)统计频数。将数据整理排队,统计出落在上述每个分组中的数据个数(即每个
分组的频数),得到分组的频数表。频数Δ n与测量次数 n之比,得相对频数Δn/n,于ΣΔ
n =n,所以ΣΔ n /n=1。作直方图。
四、实验内容和步骤
(一)、测重力加速度
1、摆长L
2、单摆周期摆角应小于5度,记录30个周期的时间 t,重复 10次。
3、计算重力加速度
(二)、随机误差
1、摆作小角度摆动
2、单摆动 6个周期的时间,重复 50次
五、数据记录及处理
(一)、测重力加速度
L=0.9880m
表1单摆周期实验数据
次序
t(s)次序
t(s)
1
60.08
6
60.16
2
60.20
7
60.13
3
60.17
8
60.24
4
60.18
9
60.23
5 60.14 10 60.17
注意事项
1、实验过程中条件要保持稳定,使摆角的幅角小些,并尽量保持一定,使单摆周
期一定。
2、统计规律需要大量的实验数据作为基础,否则不可能得到正确的结论,实验时
注意力必须高度集中,并细心处理实验数据。
【指导老师点评】:本实验完成较为出色,对误差的分析也比较到位,但学生的处理数据的能力还有欠缺。