单摆实验的误差分析

实验三 单摆的基础实验

单摆是由一摆线l连着重量为mg的摆锤所组成的力学系统，是力学基础教科书中都要讨论的一个力学模型。当年伽利略在观察比萨教堂中的吊灯摆动时发现，摆长一定的摆，其摆动‘周期不因摆角而变化，因此可用它来计时，后来惠更斯利用了伽利略的这个观察结果，发明了摆钟。如今进行的单摆实验，是要进一步精确地研究该力学系统所包含的力学线性和非线性运动行为。

一 实验目的

1、学会使用计时器和米尺，测准摆的周期和摆长。

2、验证摆长与周期的关系,掌握使用单摆测量当地重力加速度的方法。 3、初步了解误差的传递和合成。

二 仪 器 与 用 具

单摆实验装置，计时器，米尺。 三 实验原理

1利用单摆测量当地的重力加速度值g

用一不可伸长的轻线悬挂一小球，作幅角?很小的摆动就是一单摆。如图1所示。

设小球的质量为m，其质心到摆的支点O的距离为l (摆长)。作用在小球上的切向力的大小为mgsin?，它总指向平衡点O?。当?角很小，则sin???，切向力的大小为mg?，按牛顿第二定律，质点的运动方程为

d2?ma切??mgsin?， 即 ml2??mgsin?，

dt因为sin???，所以

d2?g???，

密立根油滴实验误差分析

姓名：徐诚 同组人：周郅明 专业：171

【摘要】本文主要讨论了大学物理实验中的密立根油滴实验误差分析。其中主要讲解了MOD-8型密立根油滴实验仪的使用及其实验事项、密立根油滴实验的基本原理，重点介绍密立根油滴实验误差的分析。通过计算公式分析误差，总结误差的几个来源。 【关键词】 密立根误差分析油滴

引言

著名的美国物理学家密立根在1909到1917年做的测量微小油滴上所带电荷的工作，是物理学发展史上具有重要意义的实验。这一实验的设计思想简明巧妙、方法简单，而结论却具有不容置疑的说服力，因此，这一实验堪称物理实验的精华和典范。电荷有两个基本特征：一是遵循守恒定律；二是具有量子性。所谓量子性是说存在正的和负的电荷，一切带电物体的电荷都是基本电荷的整数倍。而在知道这些之前，1834年法拉第通过实验验证了电解定律：等量电荷通过不同电解浓度时，电极上析出物质的量与该物质的化学当量成正比。电解定律解释了电解过程中，形成电流的是正、负离子的运动，这些离子的电荷是基本电荷的整数倍。1897年汤姆逊证明了电荷的存在，幷测量了这种基本粒子的荷质比，然而直接以实验验证电荷量子性并以寻求基本电荷为目的的实验则首推密立根油滴实验。1

姓名：汤其刚

学号：200802050122 班级：08物理（1）

摘要：误差理论综合分析了单摆法测量重力加速度的误差来源;使物理实验的偶然误差的

各个基本概念更清晰明了，使系统误差的动用具体直观。

关键词：偶然误差;系统误差;测量结果误差，随机误差统计规律

单摆法测重力加速度是一个传统的经典力学实验，一般是用米尺测量摆长，用秒表测量周期，其精密度分别为1 mm和0. 1:。测量公式为: g?4?L2T2 ( 1 )

其中，g为重力加速度，L为摆长，T为单摆周期。

即使测量方法正确，直接用(1)式计算测量结果，在测量精度要求较高时，计算结果也会偏离真值，这是实验误差所致。如果在做这个实验时，把重点放在误差分析上，并正确分析实验数据，从而获得正确的实验结果。下面我们就从实验误差的两个主要方面出发，来讨论如何运用误差理论指导实验;并分析实验结果，对偏离真值的结果做出正确的分析。 一. 随机误差的计算和分析

我们用两种计算误差的方法分别计算，即计算g的单次观测值(测量列)的

大学物理实验（I）论文

论文名称：《谈碰撞试验中的误差分析》

院系：数学科学学院 年级：2012级

班级：数学与应用数学2班 姓名：陈冰

学号：201210700036

谈碰撞实验中的误差分析

陈冰

提要：本文对气垫导轨上进行验证动量守恒定律的碰撞实验的一些误差进

行分析，通过实验数据表明，保证滑块的初始速度和挡光片的宽度是减小误差的重要因素，气垫导轨是否水平等一些次要因素同样会造成实验误差。

关键词：碰撞实验 误差分析 滑块速度 挡光片宽度 其他因素 一、引言

本实验主要是验证在完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞这两种情形下

m1v10+m2v20=m1v1+m2v2

是否成立，即验证碰撞前后系统总动量是否守恒。在理想情况下，系统碰撞前后动量百分差△P/Po*100%为0。

实验中可通过△P/Po*100%值讨论误差大小。本文就造成实验误差的原因分3部分进行讨论。

二、实验原理

(1）完全弹性碰撞

完全弹性碰撞下，系统的动量守恒，机械能也守恒，实验中，将两滑块相碰端装上缓冲弹簧圈，缓冲弹簧圈形变后能迅速恢复原状，系统的机械能近似无损失,而实现两滑块的完全弹性碰撞。由于两滑块碰撞前后无势能无势能的变化故系统的机械能守恒就体现为

实验题

实验数据处理或者误差分析的探究

1、某校科学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：

①取5只250mL集气瓶，向5只集气瓶中分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL 的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5；

②用分解过氧化氢（H2O2）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1～5号瓶中

（1）集气瓶2中氧气的体积分数为______．（空气中氧气的体积分数以21%计）

（2）根据以上实验事实，下列说法中正确的是______（填写相应的字母）．

A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃

B．集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃

C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃．

（3）上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈．请

【解析】

（1）集气瓶2中氧气的体积分数为×100%=36.8% 故答案为：36.8% （2）根据以上实验事实，可以看出集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃，故答案为：B

2、为了测定某石灰石矿样的纯度（其中所含杂质不与酸反应），某同学按如下流程进行实验：用盐酸溶解矿样→干燥所得气

实验题

实验数据处理或者误差分析的探究

1、某校科学兴趣小组在研究“带火星木条复燃与氧气体积分数的关系”的课题中，采取了以下实验步骤：

①取5只250mL集气瓶，向5只集气瓶中分别装入25mL、50mL、75mL、100mL、125mL 的水，并用毛玻璃片盖住，依次编号为1、2、3、4、5；

②用分解过氧化氢（H2O2）的方法制取氧气，用制取的氧气通过排水法将上述1～5号瓶中

（1）集气瓶2中氧气的体积分数为______．（空气中氧气的体积分数以21%计）

（2）根据以上实验事实，下列说法中正确的是______（填写相应的字母）．

A．只有在纯氧中才能使带火星的木条复燃

B．集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃

C．只要有氧气存在就可使带火星的木条复燃．

（3）上述实验表明：物质燃烧的程度与氧气的浓度有关，氧气浓度越大，燃烧越剧烈．请

【解析】

（1）集气瓶2中氧气的体积分数为×100%=36.8% 故答案为：36.8% （2）根据以上实验事实，可以看出集气瓶中氧气的体积分数≥52.6%时，带火星的木条就能复燃，故答案为：B

2、为了测定某石灰石矿样的纯度（其中所含杂质不与酸反应），某同学按如下流程进行实验：用盐酸溶解矿样→干燥所得气

单摆实验

【实验目的】

1．通过对单摆周期的大量精密测量，利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律，从而加深对偶然误差统计规律的认识。

2．利用单摆测重力加速度，掌握用不确定度分析讨论测量结果的方法，学会测量结果表达式的正确书写。 【实验仪器】

GM-1单摆实验仪（编号） 数字毫秒计（编号） 米尺 【实验原理】

一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律

构思：对偶然误差服从正态分布规律的最好验证是统计检验。就是在一定条件下进行大量（几百次或更多）的精密测量，将其偏差的分布与理论值相比较，即是将偏差出现在一定区间的实际个数与理论计算的预期个数相比较，如果两者一致，则可以认为正态分布规律是成立的。

方案：

1、统计直方图 …… 2、误差的置信概率 …… 二、利用单摆测重力加速度 构思：…… 方案：…… 【实验内容及步骤】

一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律（自拟） 二、利用单摆测重力加速度（自拟） 【数据记录及处理】

一、利用偶然误差统计分布规律验证高斯误差分布定律

单摆次数

1 2 3

累计时间(s)

0.668 1.400 2.023

周期（T/s）

1.355 1.381 1.387

偶然误差

（一） 稳定性实验报告

11电自四班 王旭 学号：29

（一）实验目的：

1）、熟悉开环传递函数参数对系统稳定性的影响 2）、了解用于校正系统稳定性的串联一阶微分参确定数 （二）实验步骤及相关数据与实验结论

（1）判定系统稳定时K值得取值范围以及K取不同值使得系统稳定、临界稳定和不稳定时，MATLAB仿真的阶跃响应曲线。 1、系统开环传递函数如下：

G1（s）=K/(S(T1s+1)(T2S+1)) 其中T1=0.4，T2=0.5 2、求其闭环函数为：

Φ（s）=k/(S(0.4S+1)(0.5S+1)+K)即Φ（s）=K/(0.2s^3+0.9s^2+s+k) 3、系统的特征方程为： S^3+4.5s^2+5s+5k=0

根据劳斯判据可以得出系统稳定时K的取值范围0<K<4.5 运用MATLAB仿真取K值为3,4.5,10 程序如下： clear t=0:0.1:10

for k=[3,4.5,10] num=[k]

den=[0.2 0.9 1 k] sys=tf(num,den) p=roots(den) figure(1)

《机械制造工艺学》课程实验报告

实 验 名 称： 加工误差的统计分析

姓 名： 班 级： 学 号： 实 验 日 期：2014 年5月 9 日 指导教师： 成 绩：

1. 实验目的

（1）掌握加工误差统计分析方法的基本原理和应用。

（2）掌握样本数据的采集与处理方法，要求：能正确地采集样本数据，并能通过对样

本数据的处理，正确绘制出加工误差的实验分布曲线和图。 （3）能对实验分布曲线和图进行正确地分析，对加工误差的性质、工序能力及工艺稳定性做出准确的鉴别。 （4）培养对加工误差进行综合分析的能力。

2. 实验内容与实验步骤

（1）实验原理：在实际生产中，为保证加工精度，常常通过对生产现场中实际加工出

的一批工件进行检测，运用数理统计的方法加以处理和分析，从中寻找误差产生的规律，找出提高加工精度的途径。这就是加工误差统计分析方法。加工误差分析的方法有两种形式，一种为分布图分析法，另一种为点图分析法。 （2

目 录

实验误差分析与数据处理 ........................................................................ 2

1 测量与误差 ........................................................................................................................... 2

2 误差的处理 ........................................................................................................................... 6 3 不确定度与测量结果的表示 ............................................................................................. 10 4 实验中的错误与错误数据的剔除 ........................................