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101 學年度高級中學自然學科競賽高雄區複賽
物理實驗試題第二題
一、題目：
理想之物理單擺(physical pendulum)假設其擺繩質量可以忽略不計；若擺錘
之長度(physical length)為 l 且重力常數為 g，則物理單擺之周期：
g
l
T
/
2
π
=
。
然而真實物體構成之複擺，通常需考慮其各質點在周期運動之貢獻。為類同理想
之物理單擺之周期表示式，使複擺之周期可以表示成：
h
g
k
h
T
)
(
2
2
2
+
=
π
。
其中
h
為支點到複擺質心的距離，
k
為一個常數，跟複擺中各質點的質量線型分佈有關。從它的公式中的位置，
應該是長度的單位，稱為迴轉半徑（radius of Gyration）
本實驗使用一質量密度均勻之長木條，以任一距離複擺質量中心為
h
之點懸掛，
可以形成複擺周期運動。運用你(妳)對實驗的熟悉度，設計、進行、並分析結果
來繕寫ㄧ份報告，並將你(妳)的實驗結果中的誤差降到最低。
(一) 測出重力加速度
g
為多少？
(二)
k
2
的值為何？ 它有何意義？
(三) 討論本實驗可能之誤差原因及如何克服。
二、實驗器材：
[請清點下列器材，如有短缺請立即報告補齊。]
名稱
規格
數量
木條
質量密度均勻之長木條
約
5mm
×
8mm
×425m
m
一支
膠帶
一般用透明膠帶
一卷
長尾夾
Size:51mm
一個
美術圖釘
一般用
一盒
小刀
一般用
刀口達新品鋒利程度
一支
直尺
45cm，可精確至 1
mm
一支
碼錶
一般用
,
可精確至
0.01s
一個
支架
一般用，附直角夾及橫桿，可在至
少
60cm
範圍上下調整橫桿高度
一具
天平
至少可量 310g，最小刻度單位 0.1g
or 0.01g
一具
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棉線
一般用
一卷
計算器
工程用
一個
方格紙
1
mm
方眼
一張
[以上儀器不一定全部需要用到。]
三、說明：
(a)
答案請撰寫於答案卷上，內容包含實驗設計、實驗步驟、數據記錄、作圖、
計算結果及討論，順序依序條理安排。(評審主要依據撰寫內容，所以務
必詳細記載之。
)
(b)
實驗完畢後，請將所有器材還原。
(c)
題目隨卷繳交。
四、題目說明圖示：
C.M.
○
×
重
物
h
支點
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物理實驗試題第二題答案卷
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