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1、1.3实验:探究单摆的运动用单摆测定重力加速度知识精要高效梳理·知识备考 一､实验目的1.探究单摆的运动,知道单摆的周期与摆球质量､振幅(较小时)无关,与摆长有关. 2.学会用单摆测定当地的重力加速度. 3.加深对单摆振动周期公式的理解. 4.学会使用停表.二､实验原理 单摆在摆角很小(小于5°)时,其摆动可以看作简谐运动,其振动周期为由此可得据此,只要测出摆长和周期,就可计算出当地重力加速度g的数值.三､实验器材 长约1m的细丝线一根,通过球心开有小孔的金属球一个,带有铁夹的铁架台,毫米刻度尺,停表,游标卡尺.四､实验步骤1.让线的一端穿过小球的小孔
2、,然后打一个线结,做成单摆,如图1-3-1所示.2.把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,让球自然下垂,在单摆平衡位置处做上标记,如图1-3-1所示. 3.用刻度尺量出摆线长度l‘,用游标卡尺测出摆球的直径d,即得出小球半径为计算出摆长4.把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°)然后放开小球,让小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成30~50次全振动所用的时间t,计算出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,即为全振动的次数),反复测3次,再算出周期5.根据单摆振动周期公式计算出当地重力加速度6
3、.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,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数值相比较,分析产生误差的可能原因.若误差很大,应重新做实验. 8.整理器材.五､注意事项1.细线的质量要小,弹性要小,选用体积小､密度大的小球,摆角不超过5°. 2.要使摆球在同一竖直面内摆动,不能形成圆锥摆,方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放.双基精练shuangjijinglian自主探究·基础备考1.某同学在做利用单摆测定重力加速度实验中,如果测得的g值偏小,可能原因是() A.测摆线长时摆线拉得过紧B.摆
4、线上端悬点未固定,振动中出现松动使摆线长度增加了C.开始计时时,停表按下时刻滞后于单摆振动的计数D.实验中误将49次全振动记为50次全振动答案:B解析:根据可知,g偏小可能是L的测量值偏小或T的测量值偏大.选项A中摆线拉得过紧,使L变大,因此测得g偏大;选项B中,在摆长已测定情况下,由于悬点松动使摆长增加,实际振动的摆长大于测量值,所以测量g值偏小.选项C和D均为测得的周期偏小,故g值偏大.2.在用单摆测重力加速度的实验中,以下的做法中正确的是() A.测量摆长的方法:用刻度尺量出从悬点到摆球间的细线的长B.测量周期时,从小球到达最大位移位置开始计时,
5、摆球完成50次全振动时,及时停止计时,然后求出完成一次全振动的时间C.要保证单摆自始至终在同一竖直平面内摆动D.单摆振动时,应注意使它的偏角开始时不能小于5°答案:C解析:实验中摆长L应是悬点到钢球上边缘的距离L'加上钢球的半径R,所以A错.观察和记录振动次数,应以平衡位置为准,这是因为摆球在通过平衡位置时的瞬时速度最大,因此判定摆球经过这个位置时的时刻产生的计时误差较小,所以B错.必须保证单摆自始至终在同一竖直平面内摆动,否则会形成锥形摆,而锥形摆的周期公式和单摆的周期公式是不同的,因此C正确.单摆振动时,偏角不能超过5°,所以D错.疑难精讲 疑难点
6、一.测周期时,为什么要从摆球过平衡位置时开始计时,且要测多次全振动的时间来计算周期?名师在线:摆球经过平衡位置时速度大､计时误差小,而最高点速度小,计时误差大,所以选择在过平衡位置时开始计时.停表的启动和停止都存在误差,若直接测量一次全振动的时间,将带来很大的误差,所以测量多次全振动的时间t,周期A以减小由于启动和停止停表带来的误差.疑难点二.能否利用l-T2图象计算重力加速度呢?名师在线:由单摆的周期公式可得,因此以摆长l为纵轴,以T2为横轴作出l-T2图象,是一条过原点的直线,如图1-3-2所示,求出斜率k,即可求出g值易错点拨自我完善·误区备考
7、易错点对单摆模型认识不清导致出错 自我诊断有五个同学做实验,各组实验数据列于下表,若每位同学用刻度尺测长度,用停表测时间的技术水平都一样,那么_____组测量结果更准确,由此计算出的重力加速度的大小约为________.C9.74m/s2实验条件､数据记录解析:A组错在不能满足实验中如下条件:①应用密度较大的球做摆球,使实际摆更接近理论上的单摆;②摆线长应为1m左右;③全振动次数应在30~50次之间.B组错误同上②.D组错在要利用单摆周期公式来测时,要求摆角要小于等于5°,摆线长也略短,不满足实验要求,测量摆线长的相对误差也偏大一些.E组摆角大于5°
8、.C组正确,将数据代入公式题型研练ti互动探究·方法备考题型tixing实验原理和实验数据的处
