单摆实验PPT课件.ppt

用单摆测重力加速度 1 实验目的 实验原理 实验器材 实验内容 注意事项 误差分析 2 1 实验思考题 1 用单摆测量重力加速度是根据什么物理关系 重力加速度的计算式是怎样的 2 该实验需要测量哪些量 各用什么测量工具 读数各有几位有效数字 计算出来的重力加速度是几位有效数字 三位 3 单摆应当选用什么样的球 什么样的线 线长度应当在什么范围内 80 120cm 4 怎样保证小球的摆动是简谐运动 小球摆成圆锥摆 对周期有什么影响 5 测量摆长用什么测量工具 有必要用卡尺或千分尺吗 6 怎样测量单摆周期 从何处开始计时 到何处停止计时 测30 50个周期有什么好处 7 秒表怎样读数 短针怎样读数 长针怎样读数 要不要估读 3 停表的使用和读数 注意 当内侧分针没有超过半格时 外侧秒针读小于30的数字 停表的读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和 机械式停表只能精确到0 1s 读数时不需估读 超过半格时 外侧秒针读大于30的数字 4 5 6 实验内容 1 步骤 1 取约1m长的细线穿过带孔的小钢球 并打一个比小孔大一些的结 然后拴在桌边的支架上 如图所示 2 用米尺量出悬线长L 准确到毫米 用游标卡尺测摆球直径 算出半径r 则单摆的摆长为L r 7 摆长 L 的测量 用米尺测出摆线长度L0 摆长是悬点到重心的距离 999 8mm 8 用游标卡尺测摆球直径d 2 10mm 摆长 L 摆线长度 L0 小球半径 d 2 999 8mm 1 05mm 1000 85mm 9 3 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度 例如不超过10 然后放开小球让它摆动 用停表测量单摆完成30次全振动 或50次 所用的时间 求出完成一次全振动所需要的时间 这个平均时间就是单摆的周期 4 把测得的周期和摆长的数值代入公式 求出重力加速度g的值 5 改变摆长 重做几次实验 设计一个表格 把测得的数据和计算结果填入表格中 计算出每次实验的重力加速度 最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值 即可看作本地区的重力加速度 10 6 研究单摆的周期跟摆长的关系 在重力加速度一定时 周期跟摆长的二次方根成正比 算出不同摆长下 周期跟相应的摆长的二次方根之比 看看这个比值是否相等 11 数据处理 方法一 将测得的几次的周期T和摆长L代入公式 g 4p2L T2中算出重力加速度g的值 再算出g的平均值 即为当地的重力加速度的值 方法二 图象法 由单摆的周期公式 因此以摆长L为纵轴 以T2为横轴 做出L T2图象 是一条过原点的直线 如图 求出斜率k 即可求出g值 g 4 2k k L T2 12 2 测定重力加速度时 摆球应选用 摆线宜选用 测摆线的长度用 要求准确到 测小球直径用 测量摆动30 50次时间用 此外 还需要配备 和 参考答案 重而小的实心球 轻而长且难以发生形变的细线 米尺 毫米 游标卡尺 停表 铁架台 铁夹 实验练习 13 下图中秒表的示数是多少 3分48 7秒 秒表的读数分两部分 小圈内表示分 每小格表示0 5分钟 大圈内表示秒 最小分度为0 1秒 当分针在前0 5分内时 秒针在0 30秒内读数 当分针在后0 5分内时 秒针在30 60秒内读数 14 2020 3 19 15 课堂练习 习题4 在 用单摆测定重力加速度的实验中 用游标卡尺测量摆球直径的情况如下图所示 读出摆球直径 cm 测单摆周期时 当摆球经过平衡位置时开始计时并计1次 测出经过该位置N次所用时间为t 则单摆周期为 若测量出多组周期T 摆长L数值后 画出T2 L图象如图 则此图线的斜率的物理意义是 2 06 2t N 1 4p2 g 16 3 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 摆球质量太大了 量摆长时从悬点量到球的最下端 摆角太大了 摆角仍小于10 计算摆长时忘记把小球半径加进去 摆球不是在竖直平面内做简谐振动 而是做圆锥摆运动 计算周期时 将 n 1 次全振动误记为n次全振动 参考答案 17 4 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 答案 BC 18 5 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 A 摆球以选密度大 体积小的小球为好 B 摆长以0 25米为宜 C 摆角应小于10 D 摆线的悬点要固定 方不会在摆动中出现移动或晃动 E 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 F 测量周期时 应从摆球通过最低点时开始计时 只有A B C D项正确 只有E F项正确 只有ACDEF正确 都正确 答案 19 6 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 如果测出的重力加速度数值偏大 则 A 振幅较小 B 测摆长时 只量出摆线的长度 没有从悬点量到球心 C 数振动次数时 少计了一次 D 数振动次数时 多计了一次 答案 D 20 为了提高实验精度 在试验中可改变几次摆长L 测出相应的周期 从而得出一组对应的L与T的数值 再以L为横坐标 为纵坐标 将所得数据连成直线如下图所示 则测得的重力加速度g 9 86m s2 课堂练习 21 习题 在利用单摆测定重力加速度的实验中 由单摆做简谐运动的周期公式得到g 4 2L T2 只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T 作出T2 L图象 就可以求出当地的重力加速度 理论上T2 L图象是一条过坐标原点的直线 某同学根据实验数据作出的图象如图所示 1 造成图象不过坐标点的原因是 2 由图象求出的重力加速度 取p2 9 87 测摆长时漏掉摆球半径 9 87m s2 22 解析 1 由单摆周期公式得 T2 4 2L g 由图象知 当L 0时 T2 0 说明 L偏小 是由于漏测小球半径造成的 2 由上式知 k 4 2 gg 4 2 k 9 87m