單擺原理和實驗裝置

❶ 什麼是單擺原理

單擺運動的近似周期公式為：T=2π√(L/g)。其中，L為擺長，g為當地的重力加速度。

從公式中可看出，單擺周期與振幅和擺球質量無關。從受力角度分析，單擺的回復力是重力沿圓弧切線方向並且指向平衡位置的分力，偏角越大，回復力越大，加速度（gsinθ ）越大，在相等時間內走過的弧長也越大，所以周期與振幅、質量無關，只與擺長l和重力加速度g有關。

參考資料來源：網路-單擺

❷ 單擺的原理是什麼

質點振動系統的一種，是最簡單的擺。繞一個懸點來回擺動的物體，都稱為擺，但其周期一般和物體的形狀、大小及密度的分布有關。但若把尺寸很小的質塊懸於一端固定的長度為
l且不能伸長的細繩上，把質塊拉離平衡位置，使細繩和過懸點鉛垂線所
成角度小於5°，放手後質塊往復振動，可視為質點的振動，其周期
t只和l和當地的重力加速度g有關，即
而和質塊的質量
、形狀和振幅的大小都無關系，其運動狀態可用簡諧振動公式表示，稱為單擺或數學擺
。如果振動的角度大於
5°，則振動的周期將隨振幅的增加而變大，就不成為單擺了。如擺球的尺寸相當大，繩的質量不能忽略，就成為復擺（物理擺），周期就和擺球的尺寸有關了。

❸ 講述單擺的原理並舉例說明其應用

單擺實驗最初是由伽利略做的，就是在擺球擺角很小的情況下（小於5°），擺會做周期性的擺動。擺動周期與擺長成正比，擺長越長，擺的周期就越大。而且它的周期還跟重力加速度g有關，不同地點，它的周期不同，且g越小，它的周期越大。它的應用有比如鍾表，就是用擺規定的周期作為時間測量的工具。還有，就是它可以測重力加速度g，這也是它的一個很好的應用。

❹ 單擺的原理是什麼

用一根絕對撓性且長度不變、質量可忽略不計的線懸掛一個質點，在重力作用下在鉛垂平面內作周期運動，就成為單擺。單擺在擺角小於5°（現在一般認為是小於10°）的條件下振動時，可近似認為是簡諧1運動。單擺運動的周期公式：T=2π√(L/g).其中L指擺長，g是當地重力加速度

❺ 物理實驗：用單擺測重力加速度的方法與原理

原理：單擺在擺角小於5度時的震動是簡諧運動，其固有周期為T＝2派根號l/g
得出g=4派的平方l/t的平方。所以，只要測出擺長l和周期T，就可以算出重力加速度。
方法：1.在細線一段打上一個比小球上的孔徑稍大的結，將細線穿過球上的小孔做成一個單擺
2.將鐵夾固定在鐵架台上方，鐵架台放在桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，使擺球自由下垂。
3.測量擺長：用游標卡測出直徑2r，再用米尺測出從懸點到小球上端的距離，相加
4.把小球拉開一個角度（小於5度）使在豎直平面內擺動，測量單擺完成全振動30到50次所用的平均時間，求出周期T
5.帶入公式求出g
6.多次測量求平均值
注意：1.細線在1m左右，細，輕，不易伸長。小球密度要大的金屬，直徑小。最好不要過2cm
2.小於5度
3..在一個豎直平面內，不要形成圓錐擺

❻ 怎樣做單擺實驗

【實驗目的】
1. 用單擺測量當地的重力加速度。
2. 研究單擺振動的周期。
【儀器用具】
單擺，米尺，停表（或數字毫秒計，），游標卡尺。
【實驗原理】
用重量可忽視的細線吊起一質量為 的小重錘，使其左右擺動，當擺角為 時，重錘所受合外力大小等於 （圖1），其中 為當地的重力加速度，這時錘的線加速度 。設單擺長為 ，則擺的角加速度 等於 ，即
. （1）
當擺角甚小時（一般講 4°），可認為 ，這時
. （2）
即振動的角加速度和角位移成比例，式中的負號表示角加速度和角位移的方向總是相反。此時單擺的振動是簡諧振動。從理論分析得知，其振動周期 和上述比例系數的關系是 ，所以
. (3)
式中 為單擺擺長,是擺錘重到懸點的距離, 為當地的重力加速度。變換式（3）可得
. （4）
將測出的擺長 和對應和周期 代入上式可求出當地的重力加速度之值。又可將此式改寫成
. （5）
這表示 和 之間，具有線性關系， 為其斜率，如就各種擺長測出各對應周期，則可從 圖線的斜率求出 值。
擺的振動周期 和擺角 之間的關系，經理論推導可得
.
其中 為0°時的周期。如略去 及其後各項，則
. (6)
如測出不同擺角 的周期 ,作 圖線就可檢驗此式。
【實驗內容與要求】
1． 取擺長約為1m的單擺，用米尺測量擺線長 ，用游標卡尺測量擺錘的高度 ，各兩次。用米尺測長度時，應注意使米尺和被測擺線平行，並盡量靠近，讀數時視線要和尺的方向垂直以防止由於視差產生的誤差。
用停表測量單擺連續擺動50個周期的時間 ，測6次。注意擺角 要小於5°。
用停表測周期時，應在擺錘通過平衡位置時按停表並數「0」，在完成一個周期時
「1」，以後繼續在每完成一個周期時數2、3、…，最後，在數第50的同時停住停
表。
2． 將擺長每次縮短約10cm，測其擺長及其周期.
3． 用步驟1的數據求 及其誤差。
4． 用步驟1和2的數據作 圖線，並求直線的斜率和 值。
5． 用步驟3的數據作 圖線，從圖線的截距和斜率，檢驗式（6）中 的
系數是否等於 。
【注意事項】
1． 使用停表前先上緊發條，但不要過緊，以免損壞發條。
2． 按表時不要用力過猛，以防損壞機件。
3． 回表後，如秒錶不指零，應記下其數值（零點讀數），實驗後從測量值中將其減去
（注意符號）。
4． 要特別注意防止摔碰停表，不使用時一定將表放在實驗台中央的盒中。

❼ 物理實驗「單擺」怎麼做(詳細最好

線要長一點 球要密度大體積小的 可忽略阻力影響
測擺長時注意加上版小球半徑
拉直權
從擺動最低點放手
注意不要圓錐擺
角度小於5度
一般側20或30次
記下總時間
除得T
g=4派方L方除T方

原理：單擺在擺角小於5度時的震動是簡諧運動，其固有周期為T＝2派根號l/g
得出g=4派的平方l/t的平方。所以，只要測出擺長l和周期T，就可以算出重力加速度。
方法：1.在細線一段打上一個比小球上的孔徑稍大的結，將細線穿過球上的小孔做成一個單擺
2.將鐵夾固定在鐵架台上方，鐵架台放在桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，使擺球自由下垂。
3.測量擺長：用游標卡測出直徑2r，再用米尺測出從懸點到小球上端的距離，相加
4.把小球拉開一個角度（小於5度）使在豎直平面內擺動，測量單擺完成全振動30到50次所用的平均時間，求出周期T
5.帶入公式求出g
6.多次測量求平均值

注意：1.細線在1m左右，細，輕，不易伸長。小球密度要大的金屬，直徑小。最好不要過2cm
2.小於5度
3..在一個豎直平面內，不要形成圓錐擺
（一部分參考Yannie）

❽ 威爾伯福斯擺實驗原理，所需器材及相關參數

威爾伯福斯擺由懸掛在豎直方向的螺旋彈簧和連接在彈簧末端的物塊組成。物塊既能在彈簧上上下運動，又能繞其豎直軸旋轉。探究這種擺的運動行為，以及它是如何依賴於相關參數的。

用單擺測定重力加速度

實驗目的：利用單擺測定當地重力加速度，鞏固和加深對單擺周期公式的理解。

實驗原理：單擺在擺角很小（小於5º）的情況下，可以看作間諧振動，其固有周期公式為 ，由此得：。據此，通過實驗方法測出擺長l和周期T，即可計算出當地的重力加速度。

實驗器材：鐵架台（帶鐵夾）、金屬小球、刻度尺、秒錶、細線。

實驗原理

設單擺長為 ，則擺的角加速度等於 ，即當擺角甚小時（一般講 5°），可認為 ，這時即振動的角加速度和角位移成比例，式中的負號表示角加速度和角位移的方向總是相反。此時單擺的振動是簡諧振動。從理論分析得知，其振動周期和上述比例系數的關系是 ，所以

式中 為單擺擺長,是擺錘重到懸點的距離, 為當地的重力加速度。變換式可得將測出的擺長 和對應和周期 代入上式可求出當地的重力加速度之值。

以上內容參考：網路-單擺實驗

❾ 單擺運動知識點

文檔介紹：26 單擺
【考綱要求】
1、了解單擺的結構,知道單擺是一種理想化的物理模型,學會用恰當的方法建立物理模型;
2、知道單擺做簡諧運動的條件,知道單擺的回復力,學會用近似處理方法來解決相關物理問題;
3、理解單擺振動的規律及其周期公式,能利用單擺周期公式對有關物理情景進行分析;
4、知道等時性的概念,能利用單擺規律分析時鍾走時快慢的問題;
5、知道用單擺測重力加速度的實驗原理和實驗步驟。
【考點梳理】
考點一、單擺
定義:在一條不可伸長的輕繩下端栓一個可視為質點的
小球,上端固定,擺球做小角度擺動,這樣的裝置叫單擺。
要點詮釋:(1)單擺是一個理想化的物理模型。
(2)單擺的振動可看作簡諧運動的條件:最大擺角。
(3)回復力來源:重力沿切線方向分力,如圖所示。
在時,,
其中
考點二、單擺的周期
實驗證明單擺的周期與振幅A無關,與質量m無關,隨擺長的增大而增大,隨重力加速度g的增大而減小。荷蘭物理學家惠更斯總結出單擺周期公式:
幾種常見的單擺模型:
在有些振動系統中不一定是繩長,g也不一定為9.8m/s2,因此出現了等效擺長和等效重力加速度的問題。
1、等效擺長
如圖所示,三根等長的繩、、共同系住一密度均勻的小球m,球直徑為d。、與天花板的夾角。
(1)若擺球在紙面內做小角度的左右擺動,則擺動圓弧的圓心在
處,故等效擺長,周期;
(2)若擺球做垂直紙面的小角度擺動,則擺動圓弧的圓心在O處,故等效擺長為
,周期。
2、等效重力加速度
(1)公式中的g由單擺所在的空間位置決定。
由知,g隨地球表面不同位置、不同高度而變化,在不同星球上也不相同,因此應求出單擺所在處的等效值代入公式,即g不一定等於9.8 m/s2。
(2)g還由單擺系統的運動狀態決定。
單擺處在向上加速發射的太空梭內,設加速度為,此時擺球處於超重狀態,沿圓弧切線方向的回復力變大,擺球質量不變,則重力加速度的等效值。若單擺若在軌道上運行的太空梭內,擺球完全失重,回復力為零,則等效值,所以周期為無窮大,即單擺不擺動了。
當單擺有水平加速度時(如加速運動的車廂內),等效重力加速,平衡位置已經改變。
(3)g還由單擺所處的物理環境決定。如帶電小球做成的單擺在豎直方向的勻強電場中,回復力應是重力和電場力的合力在圓弧切線方向的分力,所以也有等效值的問題。
考點三、用單擺測當地的重力加速度
1、實驗目的
利用單擺測定當地的重力加速度
2、實驗器材
鐵架台(帶鐵夾)一個,中心有孔的金屬小球一個,長約1m的細線一條,毫米刻度尺一根,游標卡尺(選用),秒錶一塊
3、實驗原理
單擺在偏角很小時的振動是簡諧運動,振動周期跟偏角的大小和擺球的質量無關,這時單擺的周期公式是,變換這個公式可得。因此只要測出單擺的擺長和振動周期T,即可求出當地的重力加速度g的值。
4、實驗步驟
(1)在細線的一端打一個比小球上的孔徑稍大些的結,將細線穿過
球上的小孔,製成一個單擺。
(2)如圖,將鐵夾固定在鐵架台的上端,鐵架台放在實驗桌邊,使
鐵夾伸到桌面以外,把做好的單擺固定在鐵夾上,使擺線自由下垂。

(3)測量單擺的擺長:用游標卡尺測出擺球直徑2r,再用米尺
測出從懸點至小球上端的懸線長,則擺長。
(4)把單擺從平衡位置拉開一個小角度,使單擺在豎直平面內擺動,用秒錶測量單擺完成全振動30至50次所用的時間,求出完成一次全振動所用的平均時間,這就是單擺的周期T。
(5)重復上述步驟,將每次對應的擺長、周期T填於表中,按公式算出每次g值,然後求出結果。

擺長
(m)
振動次數
n(s)
N次歷時
t(s)
周期
T(s)
()
g
()
平均值
()
1

2

3

5、注意事項
(1)選擇材料時擺線應選擇細而不易伸長的線,長度一般不應短於1m;小球應選用密度較大的金屬球,直徑應較小,最好不超過2cm;
(2)單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上,應夾緊在鐵夾中,以免擺動時發生擺線下滑、擺長改變的現象;
(3)擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過;
(4)擺動時,要使之保持在同一個運動平面內,不要形成圓錐擺;
(5)計算單擺的振動次數時,應在擺球通過最低位置時開始計時,以後擺球從同一方向通過最低位置時進行讀數,且在數「零」的同時按下秒錶,
開始計時計數。
(6)由公式可以得出,,因此對數據的處理可採用圖象的方法。如圖所示,作出的圖象,圖象應是一條通過原點的直線,求出圖線的斜率k,即可求得g值。這樣可

❿ 擺鍾的原理是什麼

擺鍾的原理是單擺定律。
單擺是能夠產生往復擺動的一種裝置，將無重細桿或不可伸長的細柔繩一端懸於重力場內一定點，另一端固結一個重小球，就構成單擺。若小球只限於鉛直平面內擺動，則為平面單擺，若小球擺動不限於鉛直平面，則為球面單擺。
單擺運動近似的周期公式：T=2π√(L/g).其中L指擺長，g是當地重力加速度。