《四川省天全中学高中物理 1.5 学生实验 用单摆测定重力加速度课件 教科版选修34》由会员分享，可在线阅读，更多相关《四川省天全中学高中物理 1.5 学生实验 用单摆测定重力加速度课件 教科版选修34（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、选修3-4第一章:机械振动第五节：用单摆测重力加速度第五节：用单摆测重力加速度实验目的 1、 用单摆测定当地的重力加速度用单摆测定当地的重力加速度2、 会使用秒表会使用秒表0312334356378394110 43 12 14 4516 47 18492051225324265557285901267891011345121314实验原理 1 1、 当单摆摆角很小（小于当单摆摆角很小（小于5 5）时，可看作）时，可看作简谐运动，其固有周期为简谐运动，其固有周期为 由公式可得由公式可得 故只要测定摆长故只要测定摆长l l和单摆的周期和单摆的周期T T，即可算，即可算出重力加速度出重力加速度g
2、g。 2、数据处理、数据处理图图741作图的注意事项：（1）合理选择比例，让图线布满整个坐标纸。（2）在不影响结果时，坐标起点可以不为零。（3）剔除错误点后，使点大致对称地分布在图像两侧（图像要平滑）。（4）计算斜率时取便于读数的最远的两点。3、秒表的读数秒表的读数分两部分：秒表的读数分两部分：1 1、小圈内表示分，每小格表示、小圈内表示分，每小格表示 0.50.5分钟；分钟；2 2、大圈内表示秒，最小刻度、大圈内表示秒，最小刻度 为为0.10.1秒。秒。3 3、当分针在前、当分针在前0.50.5分内时，秒分内时，秒针在针在0 03030秒内读数；当分针秒内读数；当分针在后在后0.50.5分内
3、时，秒针在分内时，秒针在30306060秒内读数。秒内读数。读读 数数 为为3 3分分 4 48 8. .7 7秒秒注意秒表不估读注意秒表不估读0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213142分分7.6秒秒0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分分51.4秒秒0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678
4、910113451213142分分23.3秒秒实验仪器 长约长约1 1米的（米的（不可伸缩的不可伸缩的）细线、）细线、小铁球、铁架台（连铁夹）、米尺、小铁球、铁架台（连铁夹）、米尺、游标卡尺、秒表游标卡尺、秒表 实验步骤（1 1）将细线的一端穿过铁球上的）将细线的一端穿过铁球上的小孔并打结固定好，线的另一端小孔并打结固定好，线的另一端固固定在铁架台上定在铁架台上，做成一个单摆。，做成一个单摆。（2 2）用毫米刻度的米尺测定单摆的）用毫米刻度的米尺测定单摆的摆长摆长l l（摆线（摆线静挂时静挂时从从悬挂点悬挂点到球心到球心的距离的距离）。）。实验步骤（3 3）让单摆摆动（摆角小于）让单摆摆动（摆
5、角小于5 5），），测定测定n n（30305050）次全振动的时间）次全振动的时间t t，求出单摆的平均周期求出单摆的平均周期 T=t/n T=t/n ；（4 4）算出重力加速度）算出重力加速度注意事项1 1、细线不可伸缩细线不可伸缩，长度约，长度约1m1m。小球小球应选用应选用密度较大密度较大 的金属球，的金属球，直径应较小直径应较小（最好不超过（最好不超过2 2）。）。 2 2、单摆的上端单摆的上端不要卷在夹子上，而要用夹子加紧，不要卷在夹子上，而要用夹子加紧， 以免单摆摆动时摆线滑动或者摆长改变，且以免单摆摆动时摆线滑动或者摆长改变，且 L=LL=L+d/2+d/2。 3 3、最大摆角
6、小于最大摆角小于1010 ，可用量角器测量，然后通过，可用量角器测量，然后通过 振幅来掌握。振幅来掌握。 注意事项4 4、摆球摆动时要在、摆球摆动时要在同一个竖直平面内，不能同一个竖直平面内，不能形成圆锥摆。形成圆锥摆。 5 5、计算单摆的振动次数时，应、计算单摆的振动次数时，应以摆球通过以摆球通过最低最低点时点时开始计时开始计时，以后摆球从，以后摆球从同一方向通过最低同一方向通过最低点时进行计数点时进行计数，且在，且在数零的同时数零的同时按下秒表，开按下秒表，开始计时计数，并且要测多次全振动（始计时计数，并且要测多次全振动（30-5030-50次）次）的总时间，然后除以振动次数，作为单摆的周
7、的总时间，然后除以振动次数，作为单摆的周期。期。( (与教材对比与教材对比) ) 六、误差分析六、误差分析1系统误差系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求即：悬主要来源于单摆模型本身是否符合要求即：悬点是否固定，摆球是否可看成质点，球、线是否点是否固定，摆球是否可看成质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等只要注意了振动以及测量哪段长度作为摆长等只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远小于上面这些问题，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度偶然误差而忽略不计的程度2偶然误差偶然误
8、差主要来自时间主要来自时间(即单摆周期即单摆周期)的测量上，因此，要注的测量上，因此，要注意测准时间意测准时间(周期周期)要从摆球通过平衡位置开始计要从摆球通过平衡位置开始计时，在数时，在数“零零”的同时按下秒表开始计时不能的同时按下秒表开始计时不能多计或漏计振动次数为了减小偶然误差，应进多计或漏计振动次数为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值行多次测量后取平均值四、实验改进在用单摆测量重力加速度时，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：训练 利用单摆测重力加速度的实验中，若测得利用单摆测重力加速度的实验中，若测得g g只偏小，只偏小，
9、可能是由于（可能是由于（ ）计算摆长时，只考虑悬线长，而未加小球半径；计算摆长时，只考虑悬线长，而未加小球半径；测量周期时，将测量周期时，将n n次全振动，误记成次全振动，误记成n+1n+1次全振动；次全振动；计算摆长时，用悬线长加小球直径；计算摆长时，用悬线长加小球直径；单摆振动时，振幅较小单摆振动时，振幅较小A训练 某同学在用单摆测重力加速度的实验中，由于摆球某同学在用单摆测重力加速度的实验中，由于摆球质量不均匀，重心无法找到，于是他采取了如下方法来质量不均匀，重心无法找到，于是他采取了如下方法来测定重力加速度。测定重力加速度。 第一次量得摆球顶部到悬点的长为第一次量得摆球顶部到悬点的长为
10、L L1 1，测得对应振，测得对应振动周期为动周期为T T1 1； 第二次量得摆球底部到悬点的长为第二次量得摆球底部到悬点的长为L L2 2，测得对应振，测得对应振动周期为动周期为T T2 2。则重力加速度的表达式为：。则重力加速度的表达式为：_。 在用单摆测重力加速度的实验中，用在用单摆测重力加速度的实验中，用T T2 2作为纵坐标、作为纵坐标、摆长摆长L L作为横坐标，描点作图表示实验结果。实验时作为横坐标，描点作图表示实验结果。实验时他多取了几组他多取了几组T T2 2、L L值，通过描点法在值，通过描点法在T T2 2-L-L图像上得到图像上得到了一条过原点的直线，此直线的斜率了一条过
11、原点的直线，此直线的斜率_由此可求出重力加速度，其表达式为由此可求出重力加速度，其表达式为_训练实验典例精析实验典例精析例例例例1 1实验注意事项及误差分析实验注意事项及误差分析 (2011年上海闸北区模拟年上海闸北区模拟)某同学想在家里某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他只好找到一块大小为摆球，他只好找到一块大小为3 cm左右，外形不左右，外形不规则的大理石块代替小球，实验步骤是：规则的大理石块代替小球，实验步骤是：A石块用细尼龙线系好，结点为石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线，将尼龙线的上端固定于的上端固定于O点点B
12、用该度尺测量用该度尺测量OM间尼龙线的长度间尼龙线的长度L作为摆长作为摆长C将石块拉开一个大约将石块拉开一个大约30的角度，然后由的角度，然后由静止释放静止释放(1)你认为该同学以上实验步骤中有重大错误你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是的是_为什么？为什么？(2)该同学用该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小？值偏大还是偏小？_【解析解析】(1)有重大错误的是有重大错误的是B、C、D、F.B从大理石重心到悬挂点间的距离才是摆长从大理石重心到悬挂点间的距离才是摆长C实验时，最大偏角不能超过实验时，最大偏角不能超过10D应该在石块经过平衡位置时计时应该在石块经过平衡位置时计时F应该用各组应该用各组L、T的值计算出各组的的值计算出各组的g值后，值后，再取再取g的平均值的平均值【答案答案】(1)见解析见解析(2)偏小偏小1 1、物体作自由落体运动；、物体作自由落体运动；其他方法测定重力加速度其他方法测定重力加速度2 2、物体从光滑的斜面上由静止下滑；、物体从光滑的斜面上由静止下滑；3 3、物体静止于水平面上；、物体静止于水平面上；4 4、用打点计时器；、用打点计时器；训练
