實驗利用單擺測重力加速度.ppt
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一、實驗?zāi)康?用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?二、實驗原理 當(dāng)單擺偏角很小時(α10),單擺的運動為簡諧運動,根據(jù)單擺周期T=2π 得g= ,因此,只需測出擺長l和周期T,便可測定g.,三、實驗器材 中心有小孔的金屬小球、長約1米的細線、鐵架臺(帶鐵夾)、刻度尺、秒表、游標卡尺. 四、實驗操作 1.實驗步驟 (1)做單擺:讓細線的一端穿過小球的小孔, 并打一個比小孔大一些的結(jié),然后把 線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上, 并把鐵架臺放實驗桌邊,使鐵夾伸到 桌面以外,讓擺球自然下垂.且在單擺平衡位置處做 標記,如圖實-1所示.,(2)測擺長:用米尺量出擺線長l′,精確到毫米,用游標卡尺測出小球的直徑D,也精確到毫米,則單擺長l=l′+ . (3)測周期:將單擺從平衡位置拉開一個角度(小于10),然后釋放小球,記下單擺做30~50次全振動的總時間,算出平均每次全振動的時間,即為單擺的振動周期.反復(fù)測量三次,再算出測得周期數(shù)值的平均值. (4)改變擺長,重做幾次實驗.,2.?dāng)?shù)據(jù)處理 (1)公式法:利用多次測得的單擺周期及對應(yīng)擺長,借助公 式g= 求出加速度g,然后算出g的平均值.,(2)圖象法:由公式g= ,分別測 出一系列擺長l對應(yīng)的周期T,作出 l-T2的圖象,如圖實-2所示,圖象 應(yīng)是一條通過原點的直線,求出圖 線的斜率k,即可求得g值. g=4π2k,k=,五、注意事項 1.選擇材料時應(yīng)選擇: (1)細、輕又不易伸長的線,長度一般在1 m左右; (2)密度較大的金屬球,直徑應(yīng)較小,最好不超過2 cm.,2.單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上,應(yīng)夾緊在 鐵夾中,以免擺球擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象. 3.注意控制單擺擺動時擺線偏離豎直方向的夾角不能太 大(一般不超過10),可通過估算振幅的辦法掌握.,4.?dāng)[球擺動時,要使之保持在同一個豎直平面內(nèi),不要形成 圓錐擺. 5.計算單擺的振動次數(shù)時,應(yīng)以擺球通過最低位置時開始計 時,以后擺球從同一方向通過最低位置時進行計數(shù),且在數(shù)“零”的同時按下秒表,開始計時計數(shù).,六、誤差分析 1.本實驗的系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要 求,即:懸點是否固定,球、線是否符合要求,振動是 圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)的振動等. 2.本實驗的偶然誤差主要來自時間的測量,因此,要從擺 球通過平衡位置時開始計時,不能多計或漏計振動次數(shù).,(2008上海高考)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中: (1)某同學(xué)的操作步驟為: a.取一根細線,下端系住直徑為d的金屬小球,上端固定在鐵架臺上 b.用米尺量得細線長度l,c.在擺線偏離豎直方向5位置釋放小球 d.用秒表記錄小球完成n次全振動的總時間t,得到周期T=t/n e.用公式g= 計算重力加速度 按上述方法得出的重力加速度值與實際值相比________(選填“偏大”、“相同”或“偏小”).,(2)已知單擺在任意擺角θ時的周期公式 可近似為T′=T0[1+asin2( )],式中 T0為擺角θ趨近于0時的周期,a為常 數(shù).為了用圖象法驗證該關(guān)系式,需 要測量的物理量有_____________________ __________________________________________________; 若某同學(xué)在實驗中得到了如圖實-3所示的圖線,則圖象中的橫軸表示________.,[解析] (1)計算式g= 中l(wèi)應(yīng)為線長與小球半徑之和,因此,算得的重力加速度值偏?。?(2)通過測量不同擺角時擺角θ和對應(yīng)的周期值T′,才能給出sin2 -T′的圖象,驗證T′=T0[1+asin2( )]關(guān)系式,即sin2( )= ,進而利用圖象可以確定a、T0的值.,[答案] (1)偏小 (2)T′(或t、n)、θ T′,(2009浙江高考)(1)在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”的實驗中,兩位同學(xué)用游標卡尺測量小球的直徑如圖實-4甲、乙所示.測量方法正確的是________(選填“ 甲”或“乙”).,圖實-4,(2)實驗時,若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動,為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù),在擺球運動最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻,如圖實-5甲所示.光敏電阻與某一自動記錄儀相連,該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t變化圖線如圖實-5乙所示,則該單擺的振動周期為________.若保持懸點到小球頂點的繩長不變,改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進行實驗,則該單擺的周期將__________(填“變大”、“不變”或“變小”),圖乙中的Δt將__________(填“變大”、“不變”或“變小”).,圖實-5,[解析] (1)根據(jù)游標卡尺的正確使用方法可知,小球應(yīng)放在測腳下部位置,圖乙所示正確. (2)小球擺動到最低點時,擋光使得光敏電阻阻值增大,從t1時刻開始,再經(jīng)兩次擋光完成一個周期,故T=2t0;擺長為擺線加小球半徑,若小球直徑變大,則擺長增加,由周期公式T=2π 可知,周期變大;當(dāng)小球直徑變大時,擋光時間增加,即Δt變大.,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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