單(dān)擺實(shí)驗(yàn)裝置     型號(hào)；FD-DB-II
單擺實(shí)驗在大(dà)學(xué)基(jī)礎物理(lǐ)和(hé)中學(xué)物(wù)理教學(xué)中(zhōng)都是個做(zuò)實驗，以(yǐ)往此(cǐ)實驗(yàn)都(dū)限(xiàn)於(yú)單擺在(zài)小角(jiǎo)度(dù)內做近(jìn)似等(děng)周期擺動的情(qíng)況(kuàng)下，測量(liáng)小(xiǎo)振(zhèn)動(dòng)周期，般不涉(shè)及周(zhōu)期與擺角之間的(dí)關係
。要研究(jiū)此二(èr)者間(jiān)關係就須(xū)在不同(tóng)擺角，甚至(zhì)大(dà)擺角下行周期(qī)測(cè)量
。傳統方(fāng)法的(dí)周期(qī)測(cè)量用(yòng)手控秒表計時(shí)，測(cè)量(liáng)誤(wù)差較(jiào)大(dà)
。為了(liǎo)降(jiàng)低誤差，須采用多周(zhōu)期(qī)測量(liáng)後(hòu)取平(píng)均(jūn)值的方法(fǎ)，由(yóu)於(yú)空氣阻尼的(dí)存(cún)在，擺角(jiǎo)隨時間的(dí)延長而(ér)衰減(jiǎn)，因此無法(fǎ)確(què)測得(dé)大(dà)角下擺動周期(qī)的準確值
。采用集成(chéng)開(kāi)關型霍耳(ěr)傳(chuán)感器(qì)和電子計時(shí)器實(shí)現自(zì)動計時(shí)之(zhī)後，能夠在(zài)很短(duǎn)幾個(gè)振(zhèn)動周(zhōu)期內準確(què)測得單擺(bǎi)在(zài)大角(jiǎo)下(xià)的周期，這(zhè)樣可(kě)以忽略空(kōng)氣阻(zǔ)尼(ní)對(duì)擺(bǎi)角(jiǎo)的(dí)影響(xiǎng)，使研究周期與擺角關係(xì)的(dí)實驗得以(yǐ)順利行(háng)
。在(zài)得(dé)到周期(qī)與擺角(jiǎo)的關(guān)係(xì)後(hòu)，可以用(yòng)外推至(zhì)擺角為零的方(fāng)法(fǎ)，確測得擺(bǎi)角(jiǎo)小(xiǎo)時(shí)的振(zhèn)動周(zhōu)期值，從而更(gēng)確地(dì)測(cè)定重力加(jiā)速度
。
　　本實(shí)驗(yàn)儀(yí)采用(yòng)伽利(lì)略外(wài)推(tuī)法研(yán)究物理(lǐ)規律的(dí)實(shí)驗思想(xiǎng)，通(tōng)過測(cè)量周期(qī)與擺角(jiǎo)的關(guān)係(xì)，用外(wài)推法求(qiú)得(dé)小(xiǎo)擺角時的(dí)振(zhèn)動周(zhōu)期，這(zhè)種設計思(sī)想在物理實驗教學(xué)中加以運(yùn)用(yòng)，取得了良(liáng)好(hǎo)的效果
。
應用(yòng)本(běn)實(shí)驗儀可(kě)以(yǐ)成(chéng)以下(xià)實驗(yàn)：
1. 固定(dìng)單擺(bǎi)擺長(cháng)測(cè)量振(zhèn)動(dòng)周期，計(jì)算(suàn)重(zhòng)力(lì)加(jiā)速度(dù)；也(yě)可逐(zhú)次(cì)改(gǎi)
變擺(bǎi)長，測出相(xiāng)應(yīng)的(dí)周(zhōu)期(qī)，經(jīng)直(zhí)綫擬合(hé)求出重力加(jiā)速度，並可驗證(zhèng)擺(bǎi)長(cháng)與(yǔ)振(zhèn)動(dòng)周期平(píng)方成正比的(dí)關係(xì)
。
2．用集成(chéng)霍(huò)耳開(kāi)關測(cè)得周(zhōu)期與擺(bǎi)角的關(guān)係，並(bìng)可(kě)以(yǐ)用外推至(zhì)擺
角(jiǎo)為零的(dí)方法(fǎ)，確測得擺角小(xiǎo)時的振(zhèn)動周(zhōu)期值，從而更確
的測定(dìng)重力(lì)加速(sù)度
。
3．研究(jiū)單(dān)擺(bǎi)在大(dà)角度(dù)振動時，非綫(xiàn)性效(xiào)應(yīng)的(dí)影(yǐng)響
。
儀器主(zhǔ)要(yào)術參數：
1. 霍(huò)耳開(kāi)關(guān)導(dǎo)通(tōng)距離(lí) 11mm
2. 計(jì)數(shù)大(dà)預置次(cì)數(shù) 60次

3. 計(jì)時分辨率(shuài) 0.001S

，概述(shù)

單擺(bǎi)實驗在大(dà)學基(jī)礎物理和中(zhōng)學(xué)物(wù)理教學(xué)中都是(shì)個(gè)重要的實驗
。以往此實驗都限(xiàn)於單(dān)擺(bǎi)在(zài)小角(jiǎo)度（小(xiǎo)於(yú)3°）內做近似(sì)等周期擺(bǎi)動(dòng)的(dí)情(qíng)況下，測量小(xiǎo)振動(dòng)周期(qī)，般(bān)不涉及(jí)周(zhōu)期(qī)與(yǔ)擺角(jiǎo)之間(jiān)的(dí)關(guān)係
。要研(yán)究此二(èr)者間(jiān)關係(xì)就(jiù)在不(bù)同擺角，甚至大(dà)擺角下(xià)行(háng)周期測(cè)量(liáng)
。傳(chuán)統(tǒng)方(fāng)法(fǎ)的周(zhōu)期測量用(yòng)手控秒表(biǎo)計時(shí)，測量誤(wù)差較大
。為了降(jiàng)低誤(wù)差(chà)，采(cǎi)用多(duō)周期測量後(hòu)取(qǔ)平均(jūn)值(zhí)的(dí)方法，由於空氣阻尼的存(cún)在(zài)，擺角隨時(shí)間(jiān)的(dí)延長而衰(shuāi)減(jiǎn)，因此(cǐ)無(wú)法確(què)測(cè)得(dé)大角下擺動(dòng)周(zhōu)期的準確值(zhí)
。采用集(jí)成(chéng)開(kāi)關型霍耳(ěr)傳(chuán)感(gǎn)器和(hé)電子計時(shí)器(qì)實(shí)現(xiàn)自(zì)動(dòng)計時之後，能夠在(zài)很短(duǎn)幾(jī)個(gè)振動周(zhōu)期(qī)內準確測得(dé)單(dān)擺在大角(jiǎo)下的周期(qī)，這樣(yàng)可以忽略(lüè)空氣阻尼(ní)對(duì)擺角的(dí)影響，使(shǐ)研究周期與擺角(jiǎo)關係的實驗得(dé)以順(shùn)利行
。在得(dé)到(dào)周(zhōu)期(qī)與擺(bǎi)角的關(guān)係後，可以(yǐ)用外(wài)推(tuī)至(zhì)擺(bǎi)角為(wéi)零的(dí)方(fāng)法(fǎ)，確測(cè)得擺角小時的(dí)振動(dòng)周(zhōu)期(qī)值，從(cóng)而(ér)更(gēng)確地(dì)測定(dìng)重力加速(sù)度
。

本實(shí)驗(yàn)儀(yí)采用伽利略外(wài)推法研(yán)究(jiū)物理規(guī)律(lǜ)類(lèi)似(sì)的(dí)實驗思想(xiǎng)，通過(guò)測(cè)量(liáng)周期與擺角的關係，用外推(tuī)法求(qiú)得小(xiǎo)擺角(jiǎo)時(shí)的振(zhèn)動周期
。這種(zhǒng)物理(lǐ)實驗設(shè)計思(sī)想在物(wù)理實驗(yàn)教學(xué)中(zhōng)加以運(yùn)用，取得(dé)了(liǎo)良好(hǎo)的效果
。

實(shí)驗(yàn)內容

1) 驗(yàn)證(zhèng)擺(bǎi)長(cháng)與(yǔ)周(zhōu)期之間(jiān)的關(guān)係，求(qiú)出(chū)重力加速度(dù)g
。

  2) 測量(liáng)擺角與周(zhōu)期之間(jiān)的(dí)關(guān)係(xì)，作關(guān)係圖，求(qiú)出(chū)重力加(jiā)速度g
。

儀器用途

1) 本儀(yí)器(qì)可(kě)以(yǐ)通(tōng)過固定單(dān)擺(bǎi)擺長測量振動(dòng)周期，計算重(zhòng)力(lì)加速度g；也(yě)可逐(zhú)次改變擺長(cháng)，測(cè)出(chū)相應的(dí)周期(qī)，經直綫擬(nǐ)合求出重(zhòng)力加速度g，並(bìng)可驗證擺(bǎi)長(cháng)與(yǔ)振動周期平方(fāng)成正(zhèng)比的關係
。

2) 用(yòng)集(jí)成霍(huò)耳開關(guān)可(kě)測(cè)得周期與(yǔ)擺(bǎi)角(jiǎo)的(dí)關係(xì)，並可以(yǐ)用(yòng)外推至擺(bǎi)角為(wéi)零(líng)的方法，確(què)測(cè)得(dé)擺(bǎi)角小時的振(zhèn)動(dòng)周(zhōu)期值(zhí)，從而更確地(dì)測定重(zhòng)力(lì)加速度
。

3) 研究單擺(bǎi)在大角度振(zhèn)動(dòng)時(shí)，非綫(xiàn)性(xìng)效應(yīng)的(dí)影響
。

單擺(bǎi)實(shí)驗裝(zhuāng)置(zhì)  術標    

1) 電(diàn)子(zǐ)計(jì)時器實(shí)現自動計時，度為(wéi)0.001s，每次測量不(bù)確定度小於0.003s
。

2) 預置半(bàn)周期(qī)次(cì)數(shù)在0~66次範(fàn)圍(wéi)內(nèi)，可意調節計時(shí)次(cì)數(計(jì)數2次為(wéi)1個周期)
。

3) 集成霍耳(ěr)開關應(yīng)放在小(xiǎo)正下方約1.0cm處(chǔ)，1.1cm為集成霍耳(ěr)開(kāi)關的導(dǎo)通(tōng)（或截(jié)止(zhǐ)）距(jù)離(lí)
。

4) 電(diàn)子計(jì)時(shí)器每計(jì)時次，示(shì)燈(dēng)亮(liàng)次(cì)
。

5) 本實驗儀(yí)取擺角<45°的範圍，較(jiào)確地反(fǎn)映周(zhōu)期與擺(bǎi)角(jiǎo)之間(jiān)的關係(xì)
。

6) 本儀器采(cǎi)用(yòng)鏡(jìng)尺測量單擺擺長，可減少學(xué)生在(zài)測(cè)量(liáng)時的視(shì)覺(jué)誤(wù)差，從(cóng)而得(dé)到好的(dí)實驗(yàn)效果
。