实验：用单摆测重力加速度（高中物理教学课件）完整版2

05.实验：用单摆测重力加速度图片区1.练习使用秒表2.测量当地的重力加速度二.实验原理1.计算法：测量单摆的摆长和周期，可以计算出当地的重力加速度。要求多次测量求平均值2.图像法：测出多组数据作T2－l图象或者l－T2图象，利用斜率求重力加速度一.实验目的细线（不少于1m）、小铁球、铁架台（连铁夹）、毫米刻度尺、游标卡尺、秒表三.实验器材1.在细线与小球连接制成单摆，然后固定在桌边的铁架台上2.用米尺量出线长L，用游标卡尺测摆球直径d，则单摆的摆长为l＝L＋d/2.3.让单摆小幅摆动，用秒表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间，并计算周期T。4.改变摆长多做几次并记录数据5.利用摆长l和周期T代入公式求出g或者作图利用斜率求出g四.实验步骤1.细线不可伸缩，且质量要轻（不能用橡皮筋，麻绳）2.小球用小铁球，体积小，质量大（不能用木球）3.摆长要固定，单摆上端要用铁夹夹住（不能绕在铁夹上）4.摆角要小（一般不超过5度，有时可放宽到10度）5.应该让小球在同一竖直平面内摆动（不能形成圆锥摆）6.测细线长应该悬挂小球时测量（不能放水平桌面测量）7.注意读数精度（测量细线应该用毫米刻度尺，测量小球直径用游标卡尺）8.测量周期应该从平衡位置计时，按下秒表时数0，一次全振动后才数1、2……（不能从两侧最高点计时）9.秒表不需要估读（高中不需要估读的仪器：秒表，游标卡尺，电阻箱）五.注意事项1.按钮功能：开始，结束，复位2.表盘构造：内侧表盘与外侧表盘3.工作原理：内侧表盘：反映分针读数t1，转一周是15分钟，每1大格为1分钟，分成前后两部分，指针在1~2之间t1=1分，指针在2~3之间t1=2分，以此类推……外侧表盘：反映秒针读数t2，转一周是30s，转两周为60s，每大格为1秒钟，分成10小格，读到0.1s，不需要估读。若分针在前半部分，秒针为0~30.0s，若分针在后半部分，秒针为30.0~60.0s。4.读数公式：t=分针读数(t1)+秒针读数(t2)，例如：2分38.2秒，12.3秒，1分零9.8秒……六.机械秒表的读数1.计算法：实验次数细线长Ln次全振动时间t周期T代入公式算出gg的平均值123七.数据处理2.图象法:作出l

－T2图象或者T2－l图象，算出图像的斜率，从而求出重力加速度g。七.数据处理①本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，是单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动，以及测量哪段长度作为摆长等等。只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度.②本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上.因此，要注意测准时间(周期)。要从摆球经过平衡位置开始计时，不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值.③本实验中长度(摆线长、摆球的直径)的测量值，读数读到毫米位即可(即使用卡尺测摆球直径也只需读到毫米位)。时间的测量中，停表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可。八.误差分析例1.某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是(

)A.摆球质量太大了；B.量摆长时从悬点量到球的最下端；C.摆角太大了（摆角仍小于10°）；D.计算摆长时忘记把小球半径加进去；E.摆球不是在竖直平面内做简谐振动，而是做圆锥摆运动；F.计算周期时，将(n－1)次全振动误记为n次全振动.BEF典型例题例2.为了提高周期的测量精度，下列哪些做法是可取的()

A.用秒表直接测量一次全振动的时间；B.用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期；C.在平衡位置启动停表和结束计时；D.在最大位移处启动停表和结束计时；E.用秒表测100次全振动时间，计算平均周期；F.在平衡位置启动停表，并开始计算，当摆球第30次经过平衡位置时制动停表，若读数为t，则T＝t/30.BC典型例题E时间太长，次数太多了，后期可能停摆例3.在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是()①摆球以选密度大，体积小的小球为好;②摆长以0.25米为宜;③摆角应小于10°;④摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动;⑤要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动;⑥测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时.A.只①②③④项正确B.只有⑤⑥项正确C.只有①③④⑤⑥正确D.都正确C典型例题例4.在《用单摆测定重力加速度》的实验中，以下各实验步骤中有错误的是（）A.在未悬挂好摆球之前先测好摆长;B.测得的摆长为10cm;C.将摆球拉离平衡位置，最大偏角小于5º，让摆球在竖直平面内振动;D.当摆球第一次通过平衡位置时开始计时，以后摆球每经过平衡位置都计数，数到30时停止计时，所测时间即为单摆振动30个周期的时间.ABD典型例题例5.在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是

。如果已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如下图所示，那么单摆摆长是

。如果测定了40次全振动的时间如下图中秒表所示，那么秒表读数是

秒，单摆的摆动周期是

秒。87.35cm75.21.88典型例题例6.

(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用主尺最小分度为1mm、游标尺上有20个分度的卡尺测量金属球的直径，结果如图甲所示，可以读出此金属球的直径为

mm.(2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连，将摆球拉开一小角度使单摆做简谐运动后，从某时刻开始计时，拉力传感器记录了拉力随时间变化的情况，如图乙所示，则该单摆的周期为

s.14.352.0典型例题问题：通过高中的物理学习，除了利用单摆外你还能用其它方法测量重力加速度吗？1.利用重力：2.利用自由落体运动：3.利用打点计时器