單擺實驗在大學基礎物理和中學物理教學中都是個做實驗,以往此實驗都限于單擺在小角度內做近似等周期擺動的情況下,測量小振動周期,般不涉及周期與擺角之間的關系。要研究此二者間關系就在不同擺角,甚至大擺角下行周期測量。傳統(tǒng)方法的周期測量用手控秒表計時,測量誤差較大。為了降低誤差,采用多周期測量后取平均值的方法,由于空氣阻尼的存在,擺角隨時間的延長而衰減,因此無法測得大角下擺動周期的準確值。采用集成開關型霍耳傳感器和電子計時器實現(xiàn)自動計時之后,能夠在很短幾個振動周期內準確測得單擺在大角下的周期,這樣可以忽略空氣阻尼對擺角的影響,使研究周期與擺角關系的實驗得以順利行。在得到周期與擺角的關系后,可以用外推至擺角為零的方法,測得擺角小時的振動周期值,從而更地測定重力加速度。
本實驗儀采用伽利略外推法研究物理規(guī)律的實驗思想,通過測量周期與擺角的關系,用外推法求得小擺角時的振動周期,這種思想在物理實驗教學中加以運用,取得了良好的效果。
應用本實驗儀可以成以下實驗:
1. 固定單擺擺長測量振動周期,計算重力加速度;也可逐次改
變擺長,測出相應的周期,經(jīng)直線擬合求出重力加速度,并可驗證擺長與振動周期平方成正比的關系。
2.用集成霍耳開關測得周期與擺角的關系,并可以用外推至擺
角為零的方法,測得擺角小時的振動周期值,從而更
的測定重力加速度。
3.研究單擺在大角度振動時,非線性效應的影響。
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