利用数字化实验系统测量重力加速度

袁乃荣

河北师范大学物理科学与信息工程学院 石家庄 050016

利用数字化实验系统测量重力加速度

袁乃荣

河北师范大学物理科学与信息工程学院 石家庄 050016

物理学是一门以实验为基础的学科。在信息技术迅速发展的今天，信息技术与物理实验教学的整合显得尤为重要。笔者在进行“基础物理实验的分层次教学教改”实验中，积极鼓励学生采用不同的实验方法完成同一实验，有的学生采用“数字化信息系统（Digital Information System，简称DIS实验室）”，完成单摆测重力加速度的实验。通过本次实验，学生不仅掌握了先进实验设备的使用方法，而且深刻体会到先进科学技术在基础实验研究中的优势地位。

1 器材

计算机、DIS数据采集器、光电门（时间传感器）、细线、金属摆球、铁架台、米尺。

2 装置

用金属球与细线组成单摆，用铁架台悬挂起来。将光电门固定在单摆球平衡位置的下方，使摆球的中央恰好挡住光电门的光束。将传感器与数据采集器相连，数据采集器与计算机相连，装置如图1所示。

3 步骤

1）打开“友高数字化实验室V3.3”，依次点击“物理实验”“单摆”“实验窗口”按钮，进入单摆实验窗口，出现图2所示界面。

2）用米尺测出摆长l，填入“摆长”的大窗口中。

3）让摆球摆动起来，摆角要小一些（最好不超过5°），摆动尽可能处在与光电门的光束垂直的平面内。

4）单击“开始采集”，则表格中逐次显示出连续测量到的周期T值和它们的平均值。

5）单击“停止采集”，然后单击“记录数据”，则当前的一组l、T值（平均值）就会纪录在表格中。

6）多次改变摆长，重复2、3、4、5步骤，公测出不少于6组l、T值（平均值），也会自动记录在表格中（摆长要在0.5～1.5 m范围内取值）。

7）单击“计算T2”，则表格“T2”栏中就会出现一个根据每一个T值计算出的结果。

8）单击“计算g”，则表格“g”栏中就会出现一个根据每一组l、T值计算出的结果，以及这些个g的平均值。

9）单击“保存表格”，将表格保存到“实验报告”中。

表1 实验数据

10）选定“T-l”图像，单击“画点”，则坐标中出现表格中各组l、T对应的数据点；单击“数据点连线”，则依据这些数据点画出一条曲线。单击“保存图像”，将图像保存到“实验报告”中。

11）选定“T2-l”图像，单击“画点”，则坐标中出现表格中各组l、T2对应的数据点；单击“数据点连线”，则依据这些数据点画出一条直线。单击“保存图像”，将图像保存到“实验报告”中。

12）完成实验报告，单击“存盘”，则会自动形成一个Word文档形式的实验报告。

笔者应用DIS完成“单摆”实验的数据表格及图像分别见表1和图3。从实验结果不难看出，相对误差很小，仅为0.2%，并且将学生从繁琐的计算中解脱出来。

4 思考与探究

1）单摆的振动周期与摆球的质量有无关系？

2）单摆的振动周期与摆球的振幅（或摆角）有无关系？

10.3969 /j.issn.1671-489X.2010.18.111