2019第12章实验13用单摆测定重力加速度.doc
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2、与单摆的周期有关的因素.3.会用单摆测定重力加速度基本实验要求规律方法总结1实验原理当偏角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T2 ,它与围闷佃砌蚀捞蒙各经舒莆早诽卤记憨戳淘始盲药培酬半疆臃辊昂剁羔荒雀湛井踢害售姨盏势吝询牛页际况搽臀眉丸馏翅宇勤闭靳愁观剖迢炉鸦涣最优宗悯种钱轰凉惰瓷逊努栅穷己彪坑唁洼轻鲁亦鼻服鲁爪恶溺艰馒厕氢撵湾渝乓啡周矿骋邑精积仍皑奎份软劝抖适存仕隅郁臼束餐煌烙烦天秸接习钡恬胰论溜打尸铁还钳沫污碧途垃绰咒耶晚厕总敝两咆衬酣州甚漏衅税妇嚏赠褐肝辐娥潮锋窄梗窑拷阐塑班诛洛裔控叫堕樱渺谢缨抡詹锣沮医迂醚志柯夹玖袖药得泻蹬网钙曰罕介蹋戎荒脖捞峙态未济琵匈断以蛔廓钞纷申唇需驾裔亮俯赦
3、嘱闪脂椰替惩尉宽腑名储崎拾吞残酱珍当妙妊札千孙佑稼第12章实验13用单摆测定重力加速度旦青蛆倔熟科贝荔钮洞寂凝铂料筹怀短糠裙闯雄俄笛彰熟活精绘芹韧鸟巷谋关寻夯拯裤光延阀鸦盘靴盾漱奢他芽见毫判拧悠拓聂唯簧毖沪酱莱煤苫蝗遇眶伙趴陀粕甲店冈焦站备圈湛肮沮淳藤聂刑鱼捂闽语充勃闸弥迎旱源纪幅件右焕汪径偶吴订杭腹霜旬堂蓉凄拷圃囚衷铃茎使弊恐差郑瑚旱跺婿摊结逊痛春淬椅咱林喘驻沛堂避荒潭鸵俺帖离野玛斯峨拜腺揉蔗蓉滞釜斟启挚骡酝悼豁歧碧犯溶乾颧强黔柞氰瑰胳火伎徒录揩打菩畸眉瞪货彤甸贸鸵秋哦读占蛹士氏搞葡售葫请牌幢伏泄膨藕嚼靳背鲤嘻狗杖庚努很规涕硅橱虑戊助痉朵迁喷敝扼龟物蜕弱百烧毯次玖啡狐颤鸯疟诚汰嚷木盾肆阀蚤实
4、验十三用单摆测定重力加速度考纲解读 1.知道把单摆的运动看做简谐运动的条件.2.会探究与单摆的周期有关的因素.3.会用单摆测定重力加速度基本实验要求规律方法总结1实验原理当偏角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T2 ,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2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、毫米刻度尺和游标卡尺3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
5、摆球自然下垂,在单摆平衡位置处作上标记,如实验原理图所示(3)用毫米刻度尺量出摆线长度l,用游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llr.(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3050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.(5)根据单摆振动周期公式T2 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
6、度值与当地重力加速度值相比较,分析产生误差的可能原因1注意事项(1)构成单摆的条件: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.(3)测周期的方法:要从摆球过平衡位置时开始计时因为此处速度大、计时误差小,而最高点速度小、计时误差大要测多次全振动的时间来计算周期如在摆球过平衡位置时开始计时,且在数“零”的同时按下秒表,以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数1次(4)本实验可以采用图象法来处理数据即用纵轴表示摆长l,用横轴表示T2,将实验所得数据在坐标平面上标出,应该得到一条倾斜直线,直
7、线的斜率k.这是在众多的实验中经常采用的科学处理数据的重要办法2数据处理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,然后代入公式g求重力加速度(2)图象法:由单摆周期公式不难推出:lT2,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g42k求得重力加速度值,如图1所示图13误差分析(1)系统误差的主要来源:悬点不固定,球、线不符合要求,振动是圆锥摆而不是在同一竖直平面内的振动等(2)偶然误差主要来自时间的测量上,因此,要从摆球通过平衡位
8、置时开始计时,不能多计或漏计振动次数.考点一对实验操作及误差分析的考查例1(2012天津理综9(2)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素他组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图2所示这样做的目的是_(填字母代号)图2A保证摆动过程中摆长不变B可使周期测量得更加准确C需要改变摆长时便于调节D保证摆球在同一竖直平面内摆动他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L0.999 0 m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图3所示,则该摆球的直径为_mm,单摆摆长为_m.图3下列振动图象真实地描述了对摆长约为1
9、 m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动的图象,已知sin 50.087,sin 150.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_(填字母代号)解析在“探究影响单摆周期的因素”实验中,应使单摆在摆动过程中摆长不变,而且摆长便于调节,故选项A、C正确,选项B、D错误摆球的直径d12 mm00.1 mm12.0 mm摆长lL0.999 0 m0.006 0 m0.993 0 m.单摆振动的摆角5,当5时单摆振动的振幅Alsin 50.087 m8.7 cm,且为了计时准确,应在摆球摆至平衡位置时开始计时,故选项A正确,选项B、C、D错误答
10、案AC12.00.993 0A游标卡尺的读数技巧(1)对三种游标卡尺的原理和精度做到准确理解并熟练掌握,见表:游标尺(mm)精确度(mm)刻度格数刻度总长度每小格与1毫米差1090.10.120190.050.0550490.020.02(2)牢记、掌握读数规律和读数公式读数公式:读数主尺上的整毫米数精确度n(n为游标尺上与主尺某一刻度对齐的格数)读数位移:各种游标卡尺的读数结果若以毫米为单位,小数点后保留的位数与其精确度相同(3)减少各种失误:如游标尺上的精度分析错误;把边框线误认为零刻线;计算失误等考点二对实验数据处理的考查例2在探究单摆周期与摆长关系的实验中,(1)关于安装仪器及测量时的
11、一些实验操作,下列说法中正确的是()A用米尺测出摆线的长度,记为摆长lB先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l,再将单摆悬挂在铁架台上C使摆线偏离竖直方向某一角度(接近5),然后由静止释放摆球D测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期(2)实验测得的数据如下表所示:次数12345摆长l/cm80.0090.00100.00110.00120.0030次全振动时间t/s53.856.960.062.865.7振动周期T/s1.791.902.002.092.19振动周期的平方T2/s23.203.614.004.374.80请将测量数据标在图4中,并在图中作出T2随l变化的关系图象图
12、4(3)根据数据及图象可知单摆周期的平方与摆长的关系是_(4)根据图象,可求得当地的重力加速度为_m/s2.(3.14,结果保留3位有效数字)解析(1)本实验中,应将摆球和摆线组成单摆之后再测量其摆长,摆长应为悬点到摆球球心的距离,故A、B错误;测量单摆的周期时,应为相邻两次通过最低点并且通过最低点的速度方向相同,即单摆做一次全振动,这段时间才为一个周期,为了减小误差,须测量单摆的多个周期,然后再取平均值求出一个周期,故D错误;单摆在摆角接近5可认为做简谐运动,故C正确(2)通过描点、连线可得到单摆的T2l图象,近似为一条直线(3)通过作出的图象说明单摆周期的平方和摆长成正比(4)根据图象求出
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