实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度.ppt

第3单元 实验：探究单摆的运 动、用单摆测定重力加速度 三、实验器材 带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫 米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的 铁架台 四、实验步骤 1做单摆 取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打 一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端 用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实 验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然 下垂 3测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10) ，然后释放小球，记下单摆摆动30次50 次的总时间，算出平均每摆动一次的时间 ，即为单摆的振动周期反复测量三次， 再算出测得周期数值的平均值. 4改变摆长，重做几次实验 六、误差分析 1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，摆球是否可看做质点 ，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还 是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长 度作为摆长等只要注意了上面这些问题 ，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)要从摆球通 过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数 的方法，即4,3,2,1,0,1,2，在数“零”的 同时按下秒表开始计时不能多计或漏计 振动次数为了减小偶然误差，应进行多 次测量后取平均值 七、注意事项 1选择材料时应选择细、轻又不易伸长的 线，长度一般在1 m左右，小球应选用密 度较大的金属球，直径应较小，最好不超 过2 cm. 2单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆 上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆 线下滑、摆长改变的现象 3注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超 过10.可通过估算振幅的办法掌握 4摆球振动时，要使之保持在同一个竖直 平面内，不要形成圆锥摆 5计算单摆的振动次数时，应从摆球通过 最低位置时开始计时，为便于计时，可在 摆球平衡位置的正下方作一标记以后摆 球每次从同一方向通过最低位置时进行计 数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计 时计数 八、实验改进 将单摆改为双线摆，如下图所示，以防止 单摆在摆动过程中形成圆锥摆 典型考例一 对实验原理的理解 (2008年高考上海卷)在“用单摆测重 力加速度”的实验中 (1)某同学的操作步骤为： a取一根细线，下端系住直径为d的金属 小球，上端固定在铁架台上 b用米尺量得细线长度l c在摆线偏离竖直方向5位置释放小球 【答案】 (1)偏小 (2)T(或t、n)、 T 典型考例二实验数据的处理 在“用单摆测定重力加速度”的实验 中， (1)测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直 径d，则摆长为_ (2)测周期时，当摆球经过_位置时 开始计时并计数1次，测出经过该位置N次( 约60100次)的时间为t，则周期为 _ 此外，请你从下列器材中选用所需器材，再 设计一个实验，粗略测出重力加速度g，并 参照示例填写下表(示例的方法不能再用) A天平 B刻度尺 C弹簧秤 D电 磁打点计时器 E带夹子的重锤 F纸带 G导线若干 H铁架台 I低压交流电源 J低压直 流电源 K小车 L螺旋测微器 M斜面(高度可调，粗糙 程度均匀) 所选选器材(只 填器材序号) 简简述实验实验 方法(不要求写出 具体步骤骤) 示 例 B、D、E、F 、G、H、I 安装仪仪器，接通电电源，让让 纸带纸带 随重锤竖锤竖 直下落，用 刻度尺测测出所需数据，处处 理数据，得出结结果 实实 验验 设设 计计 所选选器材简简述实验实验 方法 实验实验 设计设计 A、C、E 用弹簧秤称出带夹子 重锤的重力大小G， 再用天平测出其质量 m，则gG/m 所选选器材简简述实验实验 方法 或实验实验 设计设计 B、D、F、 G、 I、K、M 安装仪器，接通电源