实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度.pptx

第三节 实验:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度,一、实验目的,1.会用单摆测定重力加速度。,2.会使用秒表。,二、实验原理,当偏角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T=2 ,它与偏角的 大小及摆球的质量无关,由此得到g= 。因此,只要测出摆长l和振,动周期T,就可以求出当地重力加速度g的值。,处理数据有两种方法:(1)公式法:测出30次或50次全振动的时间t,利用 T= 求出周期;不改变摆长,反复测量三次,算出三次测得的周期的平 均值 ,然后利用g= 求重力加速度。,(2)图象法:由单摆周期公式不难推出:l= T2,因此,分别测出一系列 摆长l对应的周期T,作l T2的图象,图象应是一条通过原点的直线,求 出图线的斜率k= ,即可利用g=42k= 求得重力加速度值,如图 所示。,三、实验器材,带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球,不易伸长的细线(约1 米)、秒表、带毫米刻度的米尺和游标卡尺。,四、实验步骤,1.让细线的一端穿过金属小球的小孔,然后打一个比小孔大一些的线,结,做成单摆。,2.把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,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,在单摆平衡位置处作上标记,如图。,3.用米尺量出摆线长度l,精确到毫米,用游标卡尺测出摆球的直径,即 得出金属小球半径r,计算出摆长l=l+r。,4.把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5),然后放开金 属小球,让金属小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成3050次全振动 所用的时间t,计算出金属小球完成一次全振动所用时间,这个时间就 是单摆的振动周期,即T= (N为全振动的次数),反复测3次,再算出周 期T= 。,5.根据单摆振动周期公式T=2 计算当地重力加速度g= 。,6.改变摆长,重做几次实验,计算出每次实验的重力加速度值,求出它 们的平均值,该平均值即为当地的重力加速度值。,7.将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相比较,分析产生误差,的可能原因。,五、注意事项,1.实验所用的单摆应符合理论要求,即线要细、轻、不易伸长,摆球要 体积小、质量大(密度大),并且最大偏角不超过5。,2.单摆悬线上端要固定,即用铁夹夹紧,以免摆球摆动时摆线长度不稳 定。,3.测量单摆周期时,应从摆球经过平衡位置(即最低点)时开始计时,以 后摆球从同一方向通过平衡位置时进行计数,且在数“零”的同时按 下秒表,开始计时、计数。,4.摆动时,要使之保持在同一个运动平面内,不要形成圆锥摆。,提升应用技巧的突破口,【例题】 (2011福建理综)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速 度的实验中:,用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径 为 cm。,小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是 。(填,选项前的字母),A.把单摆从平衡位置拉开30的摆角,并在释放摆球的同时开始计时,B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为,C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到 的重力加速度值偏大,D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小,答案:0.97 C,摆角太大,且计时应在平衡位置,A项错误;计时100次为50个周期, 一个周期为 ,B项错误;摆长应为摆线长加摆球半径,l偏大,由T=2 计算出重力加速度偏大,C项正确;应选择密度较大的摆球,测得的 重力加速度误差较小,D项错误。,解析:主尺读数为9 mm,游标尺第7条刻线与主尺对齐,读数为9 mm +70.1 mm=9.7 mm=0.97 cm。,规律总结: 1.该实验为测量性实验,要从多方面减小误差:摆球要体积小且密