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1、http:/ 实验二 用单摆测定重力加速度【实验目的】利用单摆测定当地的重力加速度(同时练习米尺和游标卡尺的使用)。【实验原理】单摆在摆角小于5时的振动是简谐运动,其固有周期为T=2,由此可得g=。据此,只要测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度g值。【实验器材】铁架台(带铁夹),中心有孔的金属小球,约1m长的细线,米尺,游标卡尺(选用),秒表。【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。3测量单摆的摆长l:用米尺测出悬点到球心
2、间的距离;或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=l+r。4把单摆从平衡位置拉开一个小角度(不大于5),使单摆在竖直平面内摆动,用秒表测量单摆完成n=30次全振动所用的时间t,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=t/n。5将测出的摆长l和周期T代入公式g=求出重力加速度g的值。6变更摆长重做两次,并求出三次所得的g的平均值。【注意事项】1选择材料时应选择细、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的金属球,直径应较小,最好不超过2cm。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,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改
3、变的现象。3注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5,可通过估算振幅的办法掌握(如:摆长1m,振幅约8cm)。4释放摆球时,不能有横向作用,以免形成锥摆。可用拇指和食指轻轻捏住摆球,然后同时分开两手指,就能使摆球在同一个竖直平面内摆动。5计算单摆的振动次数时,应以摆球通过最低位置时开始计时。以后摆球从同一方向通过最低位置时,进行计数。可采用“倒计时”法,在数“零”的同时按下秒表,开始计时、计数。【例题】1某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为101.00cm,摆球直径为2.00cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s。则 (1)他测得的重力加速度g=_m/s
4、2。 (2)他测得的g值偏小,可能的原因是 A测摆线长时摆线拉得过紧 B摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了 C开始计时时,秒表过迟按下 D实验中误将49次全振动数为50次 (3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T,从而得出一组对应的l与T的数据,如表21所示。描点并作出T2-l图线。通过图线求得当地的重力加速度g=_.T2/s2l/m2.402.602.803.003.203.400.6 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85表21序号摆长l/mT2/s210.6002.4720.6502.6730.7002.8840.7503.08
5、50.8003.2960.8503.490312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213140 12 3 910图21(4)某此实验某次测量时,秒表记时如图21所示,则秒表的示数为: s(5)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g=_如果已知摆球直径为2.00厘米,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图13所示,那么单摆摆长是_,如果测定了40次全振动的时间如图14中秒表所示,那么秒表读数是_秒,单摆的摆动周期是_秒图14图13附:游标卡尺的使用结
6、构:01234567890012345678910紧固螺钉内测量爪外测量爪主尺游标尺深度尺尺身原理:主尺的最小分度是1毫米。游标尺上有10个小的等分刻度,它们的总长等于9毫米因此游标尺的每一分度比主尺的最小分度相差0.1毫米。所以当左、脚合在一起,游标的零刻线与主尺的零刻线重合,除了游标的第十条刻线也与主尺的9毫米的刻线重合外,其余刻线都不重合。在两侧两招之间放一厚.mm的纸片,游标尺就像有移动.mm,这时它的第一条刻线与主尺的mm刻线重合,其余的刻线都与主尺上的刻线不重合。同样,在两侧两招之间放一张厚.5mm的纸片,游标尺的第五条刻线与主尺的5mm刻线重合,其余的刻线都与主尺上的刻线不重合。所以被测薄片的厚度不超过1mm时,游标尺的第几条刻线与主尺的某一刻线重合,就表示薄片的厚度是零点几毫米。在测量大于1mm的长度时,整的毫米数由主尺上读出,十分之几毫米从游标尺上读出。例:游标卡尺的主尺最小分度是1mm,则图11中三个测量的结果分别为:甲甲图测量结果 mm;乙乙图测量结果 mm;丙丙图测量结果 mm;案:(1)9.76;(2)B;(3)42/k。 5