[專題輔導(dǎo)]測(cè)定單擺周期的統(tǒng)計(jì)方法

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對(duì)于一個(gè)理想的單擺,在幅角很小時(shí),其振動(dòng)周期T和擺長(zhǎng)L有如下關(guān)系
    根據(jù)(1)式,利用單擺通過(guò)測(cè)L和T,即可測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。g的相對(duì)誤差為:
    通過(guò)適當(dāng)增加擺長(zhǎng)用米尺測(cè)L,可使L的相對(duì)誤差很小。因此,為減小g的相對(duì)誤差,關(guān)鍵是要準(zhǔn)確地測(cè)量周期。顯然,如果只觀測(cè)一個(gè)周期的時(shí)間T,因秒表啟動(dòng)和停止有一定的計(jì)時(shí)誤差△t,將使測(cè)周期
     振動(dòng)次數(shù)容易使人疲勞,而且常常數(shù)錯(cuò)。下面介紹一種測(cè)周期的統(tǒng)計(jì)方法——漸進(jìn)法。用這種方法測(cè)周期也要累計(jì)振動(dòng)次數(shù),但由于數(shù)目較少,不會(huì)使人感到枯燥,從而減少出錯(cuò)機(jī)會(huì)。方法如下:
    1 先測(cè)10次全振動(dòng)的時(shí)間
    由此得到的周期值不夠精確,可作為第一次近似值,并用T′表示。
    設(shè)   10T′=19.48s
    則   T′=1.948s
    2 確定一個(gè)計(jì)時(shí)總誤差不超過(guò)一個(gè)周期的總時(shí)間
    若秒表啟動(dòng)和停止的計(jì)時(shí)間誤差△t=0.2s,通過(guò)測(cè)10次全振動(dòng)時(shí)
     全振動(dòng)的累計(jì)時(shí)間誤差也只有2s,約一個(gè)周期。100次全振動(dòng)的總時(shí)間為100T≈100T′=194.8s,在3min以上。
    3 確定全振動(dòng)次數(shù)
    設(shè)某次當(dāng)單擺由左向右經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表,秒表開(kāi)始走動(dòng),經(jīng)過(guò)約3min再觀察單擺,當(dāng)某次它又由左向右經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí),按下按鈕,秒表停止走動(dòng)。記下N次全振動(dòng)的總時(shí)間tN。
    設(shè)tN=3min10.5s=190.5s
    算出的N非整數(shù),是因?yàn)門′存在一定的誤差。取整數(shù)N=98一定是準(zhǔn)確的全振動(dòng)次數(shù)(若計(jì)算出的N≈102.1,則取整數(shù)N=102)
    4 確定周期T
    顯然T值比T′值精確,而且避免了累計(jì)振動(dòng)次數(shù)過(guò)多所帶來(lái)的眼睛疲勞和計(jì)數(shù)錯(cuò)誤的缺點(diǎn),只須在初、終兩次按表力求準(zhǔn)確即可??砂聪路ò幢恚?BR>    當(dāng)單擺平穩(wěn)地在一個(gè)平面內(nèi)振動(dòng)時(shí),首先熟悉它經(jīng)過(guò)平衡位置的情況,眼看而口念:“0”、“0”……,使自己合著單擺振動(dòng)的節(jié)拍讀音。當(dāng)自己有把握了,在念到某個(gè)“0”時(shí),按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí);在終止計(jì)時(shí)時(shí),也按同樣的方法按表。這樣可使測(cè)周期的誤差大大減小