單擺實(shí)驗(yàn)儀

　　 單擺在大學(xué)基礎(chǔ)物理和中學(xué)物理教學(xué)中是個(gè)簡(jiǎn)單卻又十分重要的實(shí)驗(yàn)，一根繩子和一個(gè)小球即可組成單擺實(shí)驗(yàn)并能大致估算當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取５@種實(shí)驗(yàn)在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性及操作內(nèi)容上都略顯不足，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)和了解單擺的運(yùn)動(dòng)過(guò)程及其原理。

　　本實(shí)驗(yàn)儀器針對(duì)上述兩方面不足進(jìn)行研制：在實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性方面，采用激光觸發(fā)的方式使電子計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)；在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，增加測(cè)量大擺角下周期實(shí)驗(yàn)、增加測(cè)量擺長(zhǎng)突變周期實(shí)驗(yàn)（選做或演示）。通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握基本的實(shí)驗(yàn)操作，能夠?qū)W會(huì)基本的實(shí)驗(yàn)思想，能夠了解擺長(zhǎng)、擺角及重力加速度相互間的關(guān)系。

　　值得一提的是本實(shí)驗(yàn)儀采用伽利略外推法研究物理規(guī)律類似實(shí)驗(yàn)的思想，通過(guò)測(cè)量周期與擺角的關(guān)系，用外推法求得極小擺角時(shí)的振動(dòng)周期。這種物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中加以運(yùn)用，取得了良好的效果，得到各高、中校師生的。

　　應(yīng)用本儀器可以完成以下實(shí)驗(yàn)：

?  固定單擺擺長(zhǎng)測(cè)量振動(dòng)周期，計(jì)算重力加速度；

?  逐次改變擺長(zhǎng)，測(cè)出相應(yīng)的周期，經(jīng)直線擬合求出重力加速度，并驗(yàn)證擺長(zhǎng)與振動(dòng)周期平方成正比的關(guān)系；

?  測(cè)量周期與擺角的關(guān)系，并用外推至擺角為零的方法，精確測(cè)得擺角極小時(shí)的振動(dòng)周期值，從而更精確地測(cè)定重力加速度；

?  研究單擺在大角度振動(dòng)時(shí)，非線性效應(yīng)的影響；

?  在擺動(dòng)過(guò)程中增加障礙物，使得擺長(zhǎng)發(fā)生突變，通過(guò)測(cè)量周期的方法，找出突變點(diǎn)的位置。

　　本儀器可用于高校、中專、職?；A(chǔ)物理實(shí)驗(yàn)及設(shè)計(jì)性、研究性的物理實(shí)驗(yàn)，也可用于高中物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以及物理奧林匹克競(jìng)賽培訓(xùn)。

　　儀器主要技術(shù)參數(shù)：

?  計(jì)時(shí)器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)時(shí)，精度為 0.001s ，每次測(cè)量不確定度小于 0.003s ；

?  計(jì)數(shù)預(yù)置次數(shù) 60 次；

?  擺角的測(cè)量范圍 0 ～± 45 °，精度 1 °；

?  擺長(zhǎng)測(cè)量范圍 60.0 ～ 80.0cm ，精度 0.1cm 。