大学普通力学实验中单摆线弹性对重力加速度测量结果的影响*

朱旭鹏 李佳楠 廖峻 薛书文

(岭南师范学院物理科学与技术学院 广东 湛江 524048)

单摆实验通过伽利略发现和研究后，在历史长河中被不断地改进和应用.当下，在大学普通物理实验教学中，通过单摆来测量重力加速度的大小同样是既简单又可以极大引起学生探究兴趣的实验项目之一[1].当一个质点用一条长度不变、质量不计的线悬挂时，可以在重力的作用下沿着某一铅垂面做简谐振动.这一被称作为单摆的结构，其运动周期可以通过经典的单摆公式来计算，周期值与摆长和重力加速度有关系.反过来，通过测量单摆的周期可以间接测量出当地的重力加速度[2].但是，事实上用来悬挂质点的摆线是具有弹性的，那么整个单摆振动过程中，弹性对摆动周期如何影响，弹性对重力加速度的测量值如何影响，是大学学生的兴趣点之一，掌握摆线弹性对重力加速度测量值的影响是充分理解单摆实验教学的重要因素.

1 参数设置及材料选择

图1 单摆结构及不同的摆线

图2 摆线测量装置及在不同负载下的长度伸长率

2 结果与讨论

图3 不同线型在不同摆长下的周期平均值

图4 不同线型在不同摆长下的周期不确定度及周期差值

以上结果表明，不同线型单摆周期平均值的变化并没有和长度伸长率变化相一致，弹性系数最小的鱼线测得的周期在大多数摆长下测得的周期处于其他两条摆线所测的周期值之间.考虑到0.2 mm铜线由于……