《多功能摆方案与研究报告实验数据处理流程hust.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多功能摆方案与研究报告实验数据处理流程hust.pdf（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、个人资料整理仅限学习使用*多功能摆的设计与研究*【教案目的】1.根据误差均分原理，对单摆法测量重力加速度g进行实验设计和仪器选配；2.研究单摆运动规律，用单摆法测量当地重力加速度g；3.研究扭摆运动规律，用扭摆法测量钢丝的切变模量；4.学会用不确定度方法分析和评定实验结果。【教案重点】1.掌握用单摆法测量重力加速度g 的原理和方法；2.会利用扭摆装置测量钢丝的切变模量G；【教案难点】1.准确测量出单摆的运动周期和有效摆长；2.正确组装扭摆并准确地测量出扭摆的扭动周期和相应地转动半径；3.学会怎样处理实验数据并用不确定度方法分析和评定实验结果。【教案方法】以学生实验操作为主，适当讲授、讨论、演示
2、相结合。一、前言摆动是最基本的物理现象，摆是物理实验最简单和基本的实验装置。在日常生活、工业生产、现代测量技术和科学研究各个领域中，人们已研制出形态千差万别、功能各不相同的个人资料整理仅限学习使用摆，例如：单摆、双线摆、三线摆、振动摆、扭摆、弹簧摆、冲击摆、复摆、倒立摆、圆锥摆、电磁摆、混沌摆等等。根据摆的基本原理设计出来的各种精密仪器和装备，为科学的发展和社会的进步做出了显著的贡献，例如，葛氏扭摆内耗仪、凯特摆、傅科摆等。伽利略发现了摆的等时性原理，指出摆的周期与摆长的平方根成正比，而与摆的质量和材料无关，为后来摆钟的设计与制造奠定了基础。1673 年，荷兰科学家惠更斯制造的惠更斯摆钟就运用
3、了摆的等时性原理。西方工艺家们把摆的等时性原理用于时钟上，作为稳定的“定时器”，使机械钟能够指示出“秒”，从而将计时精度提高了近100 倍。单摆作为一个最经典的实验，是众多形形色色、用途各异的精密摆的基础，它不仅在学生进行科学实验训练方面有很大作用，而且在科学研究和精密仪器设计等各个方面均有重要价值。二、实验仪器M 尺、游标卡尺、秒表、细线、钢球、多功能摆底座和支架、数字游标卡尺、数位天平、光电定时器、钢丝、金属杆等。三、实验原理1.误差均分原理：对于，若要求，并假定，文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6
4、Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2
5、R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC
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7、L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2
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10、V5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6个人资料整理仅限学习使用则有：，。具体到本次实验：对于，若要求并假定，则有：2.单摆：理想的单摆应该是一根没有质量，没有弹性的线，系住一个没有体积的质点，在真空中纯粹由于重力的作用，在与地面垂直的平面内作摆角趋于零的自由振动。由于作简谐振动，其摆动周期公式为：。单摆法测量重力加速度的公式为式中为摆线长度，T 为摆动周期，d 为小球的直径，L 为有效摆长，如图 1 所示。文档编码:CC8X
11、4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6
12、Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2
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16、C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:
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18、动周期，表示钢球位于 2 孔处其扭转半径为时的摆动周期。文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D
19、5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3
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25、法测量本地的重力加速度g。根据上一步的设计，选择合适的仪器和测量方法对摆长、摆球直径 d 和摆动周期T 均进行多次重复测量并把相应的数据记录下来，检验实验结果是否达到设计要求，并写出重力加速度g 的结果文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2
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32、扭摆法测量钢丝的切变模量。选择合适的仪器，按要求测量有关各量并把相应的数据记录下来。要求分别测量钢球置于1、2、3 孔时的摆动周期T 和转动半径d。用钢球位于1-2、1-3、2-3 孔时的测量数据分别计算G12、G13、G23及其平均值，求出统计误差并写出G 的结果表达式。再用钢球位于 1-3 孔时的测量数据和不确定度传递公式估算G13的不确定度，并写出 G13的结果表达式。五、注意事项1.一定要使小球在竖直平面内摆动；2.搭建扭摆和测量时，切记不要把钢丝弄弯；3.一定要使扭摆摆杆在水平面内绕定轴转动；4.在扭摆的摆杆上放置钢球时要小心，尽量不要使钢球滚落；5.实验结束后，请整理好实验仪器，并
33、把秒表交还指导老师。六、实验数据记录与数据处理单摆实验1数据记录表格文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5
34、L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2
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38、K2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编
39、码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6个人资料整理仅限学习使用表格：用单摆法测量重力加速度的有关资料小球直径 d/cm 单摆绳长/cm 60 倍周期 60T/s 1 1.982 43.60 80.4 2 1.982 43.60 80.
40、4 3 1.981 43.60 80.4 4 1.981 43.65 80.5 5 1.982 43.65 80.4 6 1.982 43.60 80.5 平均值1.982 43.62 80.4 2数据处理取置信概率 P=99.7%,a.球直径的相关计算：平均值A类不确定度计算：B类不确定度计算：所以合成不确定度为：参数序号文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8
41、M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5
42、O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R
43、6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2
44、N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10
45、D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q
46、3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4
47、P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6个人资料整理仅限学习使用所以，b.摆线长度的计算：平均值A类不确定度为：B类不确定度为：所以摆长的合成不确定度为：所以有以上两部分可得有效摆长L 为：由误差传递公式可得有效摆长L 的不确定度为：c.关于周期的计算：60 倍周期的平均值A 类不确定度为：文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5
48、L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2C2R8Q3R6文档编码:CC8X4P2N8M2 HV5L6Y10D5O1 ZK2
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