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《实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第三节实验:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度基础梳理整合方法探究突破基础梳理整合◎构建能力大厦的奠基石◎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=2π,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
2、出:l=T2,因此,分别测出一系列摆长l对应的周期T,作lT2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=4π2k=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
3、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30~50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=2π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
4、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。方法探究突破◎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
5、的实验中:①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。②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:①0.97 ②C②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
6、=2π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:①主尺读数为9mm,游标尺第7条刻线与主尺对齐,读数为9mm+7×0.1mm=9.7mm=0.97cm。规律总结:1.该实验为测量性实验,要从多方面减小误差:摆球要体积小且密度大;偏角小于5°;测量摆长时,要从悬点到球心;对秒表要正确读数等。2.游标卡尺、螺旋测微器都是高中重要的测量仪器,读数规则必须掌握。本课结束谢谢观看
