实验用单摆测定重力加速度.ppt
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1、【实验目的】,【实验原理】,【实验器材】,【实验内容】,【注意事项】,【实验练习】,【误差分析】,1、用单摆测定当地的重力加速度;,【实验目的】,2、掌握停表的使用和读数;,3、研究单摆的周期。,一个小球和一根细线就可以组成一个单摆。,【实验原理】,单摆在摆角很小的情况下做简谐运动。单摆的周期与振幅、摆球的质量无关。与摆长的二次方根成正比。与重力加速度的二次方根成反比。,单摆做简谐运动时,其周期为:,故有:,因此只要测出单摆的摆长L和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度g的值,并可研究单摆的周期跟摆长的关系。,停表的使用和读数:,注意:当内侧分针没有超过半格时,外侧秒针读小于30的数字;,演
2、示,停表的读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和。,机械式停表只能精确到0.1s,读数时不需估读。,超过半格时,外侧秒针读大于30的数字。,带孔小钢球一个,约1m长的细线一条,铁架台,米尺,停表,游标卡尺;,【实验器材】,【实验内容】,1、步骤 (1)取约1m长的细线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后拴在桌边的支架上,如图所示。 (2)用米尺量出悬线长L,准确到毫米;用游标卡尺测摆球直径,算出半径r,也准确到毫米。则单摆的摆长为Lr。,(3)把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(例如不超过10),然后放开小球让它摆动,用停表测量单摆完成30次全振动(或50次)所用的时间,求出完
3、成一次全振动所需要的时间,这个平均时间就是单摆的周期。,(4)把测得的周期和摆长的数值代入公式 ,求出重力加速度g的值。,(5)改变摆长,重做几次实验。设计一个表格,把测得的数据和计算结果填入表格中,计算出每次实验的重力加速度。最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值,即可看作本地区的重力加速度。,(6)研究单摆的周期跟摆长的关系。在重力加速度一定时,周期跟摆长的二次方根成正比。算出不同摆长下,周期跟相应的摆长的二次方根之比,看看这个比值是否相等。 (7)在摆长一定的情况下,改变摆角的大小和摆球的质量,测出在不同摆角、不同摆球质量时的周期,验证单摆的周期跟摆角和摆球的质量的关系。,2、记录及数
4、据处理,表一:,表二:,研究单摆的周期(备选),3、结论:,(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2 cm; (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或悬点不固定,摆长改变的现象; (3)注意摆动时摆角不易过大,不能超过10,以保证单摆做简谐运动; (4)摆球摆动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆;,【注意事项】,(5)测量应在摆球通过平衡位置时开始计时,因为在此位置摆球速度最大,易于分辩小球过此位置的时刻;画出单摆的平衡位置,作为记时的参照点。必须是摆球同方向经过
5、平衡位置记一次数。 (6)测量单摆的振长时应使摆球处于自然下垂状态,用米尺测量出摆线的长度,再用游标卡尺测出摆球的直径,然后算出摆长,要准确到毫米位。,本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即:悬点是否固定,是单摆还是复摆,球、线是否符合要求,振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等。只要注意了上面这些方面,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。 本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此,要注意测准时间(周期)。要从摆球经过平衡位置开始计时,并采用倒数计时计数的方法,不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取
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- 实验 单摆 测定 重力加速度
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