一、项目简介

    “用单摆测量重力加速度”是人教版（2019）高中物理选择性必修第一册第二章第5节的内容。本节课将通过利用DIS实验技术与传统的实验方法相结合进行“单摆法测重力加速度”。

    "DIS" 是英文"Digital Information System"的缩写，又称“数字化信息系统”。是由“传感器+数据采集器+实验软件包（教材专用软件、通用扩展软件）+计算机”构成的新型实验系统。在物理学中有很多物理量，如距离、位移、力、速度、温度、压强、电压、电流、等，都可以用DIS进行测量。该系统成功地克服了传统物理实验仪器的诸多弊端，有力地支持了信息技术与物理教学的全面整合。

二、硬件清单
  • 行空板x1
  • 光电传感器
  • Type-C&Micro二合一USB线x1
  • Mind+编程软件x1
三、学科知识

    （一）物理学（核心学科）

  • 力学
  •  单摆的运动遵循简谐振动规律（小角度近似下），需分析回复力（F=−mgsin⁡θ≈−mgθ）与周期公式（T=2π根号L/g，推导重力加速度 g=4π2L/T2。L为摆长。
  • 涉及向心力、摆角对周期的影响（非线性效应）等。
  •  振动与波
  •  单摆是简谐运动的典型模型，需理解周期、频率、振幅等概念。
  • 误差分析
  •   讨论摆长（绳长+摆球半径）、空气阻力、摆角（θ<5∘）等因素对结果的影响。

  （二）信息技术（DIS实验技术）

  • 传感器技术
  •  使用位移或光电传感器（DIS系统）自动采集摆球运动数据，替代传统秒表计时。
  •  数据采集与处理
  •  通过软件实时记录摆动周期，拟合数据曲线，减少人为测量误差。
  •   数字化实验方法
  •  将物理量转化为电信号，提升测量精度（如高精度时间测量）。

（三）数学

  •   几何学
    •  摆长 L 的测量涉及摆线长度与摆球半径的几何叠加。
  •     三角函数与线性化处理
    • 小角度近似（sin⁡θ≈θ）的泰勒展开一阶近似。
    • 通过 T2∝L 的线性关系拟合数据求 g。
  •     误差计算
  •  利用标准差或不确定度分析多次测量的可靠性。
四、项目链接
最后修改: 2025年05月2日 星期五 17:44