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新型單擺實驗儀 型號;DP-FD-DB-II單擺實驗在大學基礎物理和中學物理教學中都是一個實驗,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,測量小球振動周期,一般不涉及周期與擺角之間的關系。要研究此二者間關系就須在不同擺角,甚至大擺角下進行周期測量。...
新型單擺實驗儀 型號;DP-FD-DB-II
單擺實驗在大學基礎物理和中學物理教學中都是一個實驗,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,測量小球振動周期,一般不涉及周期與擺角之間的關系。要研究此二者間關系就須在不同擺角,甚至大擺角下進行周期測量。傳統方法的周期測量用手控秒表計時,測量誤差大。為了降低誤差,須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值。采用集成開關型霍耳傳感器和電子計時器實現自動計時之后,能夠在很短幾個振動周期內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進行。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,這種設計思想在物理實驗教學中加以運用,取得了良好的效果。
應用本實驗儀可以完成以下實驗:
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。
新型單擺實驗儀儀器主要技術參數:
1. 霍耳開關導通距離 11mm
2. 計數大預置次數 60次
3. 計時分辨率 0.001S
一、新型單擺實驗儀概述
單擺實驗在大學基礎物理和中學物理教學中都是一個實驗。以往此實驗都限于單擺在小角度(小于3°)內做近似等周期擺動的情況下,測量小球振動周期,一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,甚至大擺角下進行周期測量。傳統方法的周期測量用手控秒表計時,測量誤差大。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值。采用集成開關型霍耳傳感器和電子計時器實現自動計時之后,能夠在很短幾個振動周期內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進行。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,從而測定重力加速度。
本實驗儀采用伽利略外推法研究物理規律類似的實驗思想,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。這種物理實驗設計思想在物理實驗教學中加以運用,取得了良好的效果。
實驗內容
1) 驗證擺長與周期之間的關系,求出重力加速度g。
2) 測量擺角與周期之間的關系,作關系圖,求出重力加速度g。
儀器用途
1) 本儀器可以通過固定單擺擺長測量振動周期,計算重力加速度g;也可逐次改變擺長,測出相應的周期,經直線擬合求出重力加速度g,并可驗證擺長與振動周期平方成正比的關系。
2) 用集成霍耳開關可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。
技術指標
1) 電子計時器實現自動計時,精度為0.001s,每次測量不確定度小于0.003s。
2) 預置半周期次數在0~66次范圍內,可任意調節計時次數(計數2次為1個周期)。
3) 集成霍耳開關應放在小球正下方約1.0cm處,1.1cm為集成霍耳開關的導通(或截止)距離。
4) 電子計時器每計時一次,指示燈亮一次。
5) 本實驗儀取擺角<45°的范圍,反映周期與擺角之間的關系。
6) 本儀器采用鏡尺測量單擺擺長,可減少學生在測量時的視覺誤差,從而得到好的實驗效果。
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