[專題輔導(dǎo)]測定單擺周期的統(tǒng)計方法

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對于一個理想的單擺,在幅角很小時,其振動周期T和擺長L有如下關(guān)系
    根據(jù)(1)式,利用單擺通過測L和T,即可測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。g的相對誤差為:
    通過適當(dāng)增加擺長用米尺測L,可使L的相對誤差很小。因此,為減小g的相對誤差,關(guān)鍵是要準(zhǔn)確地測量周期。顯然,如果只觀測一個周期的時間T,因秒表啟動和停止有一定的計時誤差△t,將使測周期
     振動次數(shù)容易使人疲勞,而且常常數(shù)錯。下面介紹一種測周期的統(tǒng)計方法——漸進(jìn)法。用這種方法測周期也要累計振動次數(shù),但由于數(shù)目較少,不會使人感到枯燥,從而減少出錯機(jī)會。方法如下:
    1 先測10次全振動的時間
    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 確定一個計時總誤差不超過一個周期的總時間
    若秒表啟動和停止的計時間誤差△t=0.2s,通過測10次全振動時
     全振動的累計時間誤差也只有2s,約一個周期。100次全振動的總時間為100T≈100T′=194.8s,在3min以上。
    3 確定全振動次數(shù)
    設(shè)某次當(dāng)單擺由左向右經(jīng)過平衡位置時啟動秒表,秒表開始走動,經(jīng)過約3min再觀察單擺,當(dāng)某次它又由左向右經(jīng)過平衡位置時,按下按鈕,秒表停止走動。記下N次全振動的總時間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)確的全振動次數(shù)(若計算出的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,而且避免了累計振動次數(shù)過多所帶來的眼睛疲勞和計數(shù)錯誤的缺點(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)地在一個平面內(nèi)振動時,首先熟悉它經(jīng)過平衡位置的情況,眼看而口念:“0”、“0”……,使自己合著單擺振動的節(jié)拍讀音。當(dāng)自己有把握了,在念到某個“0”時,按下秒表開始計時;在終止計時時,也按同樣的方法按表。這樣可使測周期的誤差大大減小