用双线摆测重力加速度

在应用单摆测量重力加速度时, 造成误差的主要因素有实验仪器引起的系统误差和实际测量引起的随 机误差. 文中针对单摆做圆锥摆引起的系统误差, 采用了双线摆代替单摆的方法来改进实验装置, 巧用万能板来固 定双线摆, 并使其与D I S L a b通用软件相结合, 能更精确地测量出重力加速度     

大摆角单摆“周期”变化的解析解及其实验应用

大摆角单摆实验由于忽略空气阻尼带来周期测量的系统误差.基于弱阻尼大摆角单摆的运动方程,推导了累计"周期"随摆次变化的解析公式,分析了"周期"随摆次减小的基本规律.结合实验数据分析,验证了将其用于大摆角单摆实验进行系统误差修正,从而通过累计测量减小随机误差的可行性.     

测量不确定度分析在大学物理实验中的应用--单摆测重力加速度

重力加速度是物理学中一个重要的力学常量,其测定方法有很多,在大学物理实验中常用到的测量方法是单摆法.但实验原理仅研究了单摆摆球的运动,忽略了摆球大小、浮力、摆线质量等因素的影响,因此测量结果不够精确.通过对引起单摆法测定重力加速度的相关系统误差进行修正,得到相对精确的重力加速度公式和相应的合成标准不确定度公式.最后对测得的数据进行合理地分析和计算,最终得出较为精确的实验结果.     

基于不确定度理论的大摆角单摆平均“周期”测量的最佳累计次数研究

由于空气阻尼的作用,测量大摆角单摆“周期”时,测量累计次数增加造成平均“周期”不断减小,在无阻尼实验设定下,系统误差随之增大而随机误差却因此减小.基于弱阻尼大摆角单摆的运动方程与“周期”计算公式,通过数值计算不同摆长与摆角下使不确定度最小的最佳累计摆动次数,发现如果进行单次测量,采用秒表测量时最佳累计摆动次数往往需要大于20次,采用光电门测量时,在不同的摆长和摆角下,测量次数往往也不止1次;而如果采用多次测量,则可以显著减小每次测量所需要的最佳累计摆动次数.采用计算所得最佳摆动次数测量可以将周期测量的不确定度减小到A类不确定度的√2倍.     

自制实验仪对“ 单摆测重力加速度”实验的再研究

测量重力加速度的实验教学中, 学生利用生活中熟悉的材料制作简易单摆, 教师再利用学生自制的单 摆进行教学活动, 使学生了解实验器材的主要构造, 掌握实验原理, 同时学会选择恰当的实验仪器, 并通过实验探究 “ 单摆测量重力加速度”实验中的无关因素, 以及实验误差的来源     

大学物理教学中对大角度单摆的介绍

大学物理的教学在简谐振动部分介绍了小角度单摆,但没有介绍摆角较大时单摆的运动.利用Matlab研究了大角度的单摆运动,得到了大角度单摆的运动曲线,曲线表明,尽管摆角较大时单摆不再做简谐振动,但其运动曲线看似余弦曲线,且具有一定的周期性;文章给出了小角度单摆的相图及其与实际摆动的对比动画;对大角度单摆运动的相图进行了分析,说明在摆角较大时单摆的运动将不同于简谐振动而更加复杂.在此基础上,探讨了如何把所得结论引入到大学物理教学中,以加深和拓展学生对单摆运动的理解.     

减小单摆测重力加速度误差的方法

单摆周期当θ<5°时,取零级近似,单摆周期公式为T =2π(l/g)~(1/2).由此公式用单摆测当地的重力加速度而引起的系统误差是不可避免的.而各地区的重力加速度值随地区的纬度和相对海平面的高度不同差异很小,近两极处的g值(最大)与赤道附近的g值(最小)相差也仅约1/300.用单摆测出的g值要反映出这些差异,这就要求g的     

新冠疫情下"停课不停学"的大学物理GeoGebra仿真单摆实验

基于GeoGebra的动态数学软件的技术路线,依此技术路线实施,制作单摆的仿真实验。此仿真实验操作简单、调试方便、与真实实验融合度高,教师不仅可以拿来当作学生的预习实验,也可以用来给学生讲解单摆的理论知识。     

自制受迫振动演示器

高中物理教材中受迫振动是用手摇把手下挂弹簧振子来演示的,由于弹簧振子振动时易摇晃,手摇控制策动力的频率也不易掌握,因而共振现象不易观察。单摆的共振现象教材中是用张紧的绳上挂几个单摆来演示的,装置虽简单,效果并不好。原因一是挂单摆的绳形成“弧垂”,造成对各单摆的策动力强弱不等。二是由于绳上形成“波”的反射,使作用到各单摆的策动力变得复杂,实验中很难调节到受迫共振摆和“策动摆”基本同相位,策     

单摆法测重力加速度的研究 普遍的修正公式

用单摆来测定重力加速度,其计算公式为g=2π~2(l/T~2) <1><1> 式是一个近似公式。由于空气的浮力、阻力、悬线的质量、摆球的质量分布、摆角的大小、秒表和米尺的系差等环境、条件、仪器的影响,如仍用<1>式计算重力加速度g,就必然会给测量结果带米不可忽视的系统误差。将上述因素都考虑进去,其修正公式为g=4π~2(l/T~2)(1 ζ) <2>式中 <3>如图所示,单摆也可以看成摆球绕O点的     

对"等效重力加速度"的质疑

单摆做简谐运动时，其振动周期T=2π√l/g.其中l、g分别为单摆摆长和单摆所处位置的重力加速度．在高中总复习阶段复习单摆时，很多教师经常会为学生讲解或布置诸如单摆放在固定光滑斜面上、竖直或水平加速的装置中、匀强电场或匀强磁场中等一些变形题目，来求解上述新情景下单摆的振动周期，以加深学生对单摆振动规律的认识，并培养学生的知识迁移能力．然而，有很多复习参考书为学生提供了一种解答方法，即在求解上述新情景下单摆的振动周期时，只需用新情景下的等效重力加速度g’代替原来单摆周期公式中的重力     

模拟其他行星重力加速度的单摆装置

模拟其他行星重力加速度的单摆装置刘战存，王晓萌（北京师院分院１０００５３）我们参考了有关材料（１），在普通单摆的基础上，增加了一些装置，可以使学生在课堂上模拟其它行星（如土星、海王星等）的重力场，测定其重力加速度的值．图１为装置简图，摆球为一直径３５...     

用类比法巧解习题

类比法在物理概念的学习中应用较广，如：电势与地势的类比；电源与水泵的类比；磁场与电场的类比；电磁振荡跟单摆振动的类比等通过类比，可以变难为易，变抽象为直观，使学生在学习物理过程中起到事半功倍的效果。     

用单摆测重力加速度的改进

1 实验概况 由单摆振动周期公式可得,所在地重力加速度由公式 实验中单摆不可能完全符合单摆模型的要求.为了减小各种不符合因素对单摆周期的影响,常规的学生实验总要求轻质细绳的长度超过1m.球形重物(摆球)直径小于1cm,摆角小于5°.     

单摆周期的系统误差分析

文章逐个分析计算了单摆的摆角、摆球的自转、摆线质量、空气浮力以及空气阻力对于单摆周期的影响,以1 m长5°小幅单摆为例,得到这5种因素带来的系统相对误差分别为+0.45‰、+0.02‰、-0.45‰、+0.07‰、-0.14‰,合计仅为-0.05‰,即这5种误差因素几乎相互抵消,小幅单摆实验在理论上的系统误差极小.文章给出了较为详细的推理、计算和分析过程,尤其空气阻力矩的推理过程以及图、表等,意在提供较为完整和准确的认识.文末,针对人们在空气阻力认识上可能存在的某些不足,文章给出了几点必要的说明.     

单摆衍变类型的剖析

单摆作为中学物理中一个重要的理想化模型，是考试的热点，纵观考查有关单摆的问题几乎可以归纳为一个问题——单摆衍变．下面就对这一问题进行剖析。     

组织中学生测量当地重力加速度

我们在教育实习期间,在实习学校老师的协助下组织中学生进行了科研活动。当时高一年级物理课正在学习单摆公式,并在进行用单摆测g的实验课。于是我们组织了学生科研小组,在教学大楼四楼的阳台上悬挂了一个摆长近12公尺的单摆,测量苏州市十一中学所在地——苏州市区东部的g值。对此活动学生积极参加,反映热烈。     

单摆测定重力加速度实验的改进

用单摆测定重力加速度实验不仅是高中物理教材中的学生实验,而且是许多大学的普通物理实验的项目。该实验具有原理清晰、设备简单、操作容易的特点。不足的是学生普遍感到难以准确测量单摆的摆长。为了解决这个问题,我们利用了焦利氏秤。不仅避开了测量摆长的困难,而且提高了实验的精确度,具体方法如下。如图所示,在焦利氏秤(F)的A点系一摆长约120cm的单摆;B为一夹子,可夹住摆线,以改变单摆的摆长。调节焦利氏秤的旋钮E,使单摆的摆长BC约为100cm。设此时的摆长为L_1,则有 T_1=2π (L_1/g)~(1/2) (1) 测出此时的周期T_1,记下游标(D)读数x_1。松开夹子B,调节旋钮E,使单摆摆长为     

单摆实验剖析

单摆是一个传统的实验,许多学生在中学已经做过,但我们还是把它作为一个可以在简单中见深度、有丰富实验思想和训练内容,可以面对各种不同层次学生的必做实验。下面从实验的各个方面提出一些问题来进行剖析。     

红外微位移传感器在测重力加速度实验中的应用

用单摆测量重力加速度是大学普通物理实验中的一个基础实验,测量的核心问题是如何精确的测量单摆周期,常有秒表法、光电探测器、霍耳位置传感器等方法.这些方法各有优缺点,但无法测出单摆在摆动过程中的运动情况.本文设计的基于红外微位移传感器的精密测量装置,不仅可以对单摆周期进行精确测