选修3-4《实验：用单摆测定重力加速度》复习课件.ppt

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1、第4课时实验：用单摆测定重力加速度机械振动和机械波一、实验目的1．学会用单摆测重力加速度．2．学会使用秒表．三、实验器材铁架台(带铁夹)，中心带小孔的金属小球，约1m长的细线，米尺，游标卡尺，秒表．四、实验步骤1．在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆．2．将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记．3．测量单摆的摆长l，用游标卡尺测出摆球直径2r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l′，则摆长l＝_______

2、_.4．把单摆从平衡位置拉开一个小角度(不大于10°)，使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动30次至50次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期T.反复测三次，算出周期的平均值．l′＋r五、注意事项1．选择细线时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大、直径较小的金属球．2．单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆长改变、摆线下滑等现象．3．注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°，可通过估算振幅的办法掌握．3．构成单摆的条件：细线的质量要小，弹性要

3、小；要选用体积小、密度大的小球，摆角不能超过10°.三、误差分析1．本实验系统误差主要来源于单摆模型本身．即：悬点是否固定，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的摆动等等．只要注意到了这些，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而忽略不计的程度．2．本实验偶然误差主要来自于时间(即单摆的周期)的测量上，为了准确，应采取倒计时的方法测量全振动的次数，同时应多次测量振动次数．再对多次测量结果求平均值．3．本次实验中进行长度(摆线长、摆球直径)的测量时读数读到毫米位即可，秒表读数读到秒的十分位即可．四、实验改进在用单摆测量重力加速度时

4、，若所用的摆球质量分布不均匀，不能用摆线长加球半径得到单摆的摆长．我们采用如下方法解决这个问题：一、单摆周期的测量(2009年天星押题卷)在“用单摆测定重力加速度”的实验中．(1)如下图所示是某同学用游标卡尺测量摆球直径的结果，该球的直径是________cm.(2)下图中秒表示数为一单摆振动50次所需时间，则单摆振动周期为________．(3)关于摆长和周期的测量，下列说法正确的是________．A．摆长等于摆线长度加上摆球直径B．测量摆线长度时可将摆线拉直放在水平桌面上用刻度尺测量C．测量时间应从摆球经过平衡位置时开始计时D．测量时间

5、应从摆球经过最高点开始计时E．测量单摆运动的周期必须是单摆的摆角小于5°【解析】(1)主尺上读得10mm，游标上第15条刻度线与主尺上的刻度线对齐，游标读数为15×0.05mm＝0.75mm，游标卡尺读数为10mm＋0.75mm＝10.75mm＝1.075cm.(2)由秒表中小刻度盘分针指向1.5min多，大刻度盘秒针指向12.5s，秒表读数为t＝1分30秒＋12.5秒＝102.5秒，单摆振动周期为t/n＝102.5秒÷50＝2.05s.(3)由于摆球不能视为质点，所以单摆的摆长等于摆线长度加上摆球半径，A错误；由于摆线具有一定的伸缩性，所以

6、应将该单摆悬挂在铁架台上使摆球拉伸摆线后用刻度尺测量摆长，B错误；由于单摆做简谐运动，经过平衡位置时速度最大，为减小测量时间的误差，应该从摆球经过平衡位置时开始计时，C正确D错误；单摆摆动时只要摆角小于10°就可认为单摆做简谐运动，E错误．【答案】(1)1.075(2)2.05s(3)C二、对实验误差、数据处理的分析在“用单摆测重力加速度”的实验中(1)某同学的操作步骤为：a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上b．用米尺量得细线长度lc．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球【答案】(1)偏小(2)T′(或t、n)、θT′

7、命题研究(2009年高考浙江理综)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如下图甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)．高考链接(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图甲所示．光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为________．若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，

8、则该单摆的周期将________(填“变大”、“不变”或“变小”)，图乙中的Δt将________(填“变大”、“不变”或“变小”)．原实验采用秒表测量单摆振动周期