第讲实验用单摆测定重力加速度ppt.ppt
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1、第37讲 实验:用单摆测定重力加速度 自主夯实基础 自主预习 轻松过关 名师点金 在本实验中,用一些简单的器材装置即可较精确地测出 各地的重力加速度.在实验操作中,要从多个方面注意避免错 误和减小误差,而图象法可以使数据的处理更加精确. 知识梳理 一、实验原理 单摆单摆 在摆摆角小于10时时的振动动是简谐简谐 运动动,其固有周期 ,由此可得重力加速度 .据此,只要测测出 摆长摆长 l和周期T,即可计计算出当地的重力加速度值值. 二、实验器材 铁铁架台(带铁夹带铁夹 ),中心有孔的金属小球,秒表,米尺 ,游标标卡尺,长约长约 1 m的细线细线 等. 三、实验步骤 1.在细线细线 的一端打一个比小
2、球上的孔径稍大些的结结,将 细线细线 穿过过球上的小孔,制成一个单摆单摆 . 2.将铁夹铁夹 固定在铁铁架台的上端,铁铁架台放在实验实验 桌边边, 使铁夹铁夹 伸到桌面以外,把摆线摆线 的上端固定在铁夹铁夹 上,使摆摆 球自由下垂. 3.测测量单摆单摆 的摆长摆长 l.用游标标卡尺测测出摆摆球的直径d,再 用米尺测测出从悬悬点至小球上端的悬线长悬线长 l,则摆长则摆长 . 4.把单摆单摆 从平衡位置拉开一个小角度(不大于10)使单单 摆摆在竖竖直平面内摆动摆动 ,用秒表测测量单摆单摆 完成30至50次全振 动动所用的时间时间 ,求出完成一次全振动动所用的平均时间时间 ,这这 就是单摆单摆 的周
3、期T. 5.将测测出的摆长摆长 l和周期T代入公式 ,求出重力 加速度g的值值. 6.变变更摆长摆长 重做两次,并求出三次所得的g的平均值值. 四、实验注意事项与误差分析 1.选择细绳时应选择细选择细绳时应选择细、轻轻又不易伸长长的线线,长长度一 般在1 m左右;小球应选应选 用密度较较大的金属球,直径应较应较 小. 2.单摆悬线单摆悬线 的上端不可随意卷在铁夹铁夹 的杆上,应夹紧应夹紧 在铁夹铁夹 中,以免摆动时发摆动时发 生摆长摆长 改变变、摆线摆线 下滑等现现象. 3.注意摆动时摆动时 控制摆线摆线 偏离竖竖直方向不超过过10,可通 过过估算振幅的办办法掌握. 4.摆摆球摆动时摆动时 ,
4、要使之保持在同一个竖竖直平面内摆动摆动 , 不要形成圆锥摆圆锥摆 . 5.计计算单摆单摆 的振动动次数时时,为为减小误误差应该应该 从摆摆球通 过过最低位置时时开始计时计时 ,且在数“零”的同时时按下秒表,开始 计时计计时计 数,同方向再次通过过最低位置时时,计计数为为1,2, 3 6.为为减小误误差,应变应变 更摆长摆长 ,多做几次实验实验 ,最后求 出g的平均值值.处处理实验实验 数据,还还可以用图图象法,画出T2-l图图 象,求得直线线的斜率k,即得 . 7.该实验误该实验误 差主要出现现在对摆长对摆长 的测测量.常见错误见错误 是测测 周期时时漏算或多算全振动动的次数. 8.秒表的读读
5、数方法 (1)秒表的读读数分两部分:小圈内表示分,每小格表示0.5 min;大圈内表示秒,最小刻度为为0.1 s.当分针针在前0.5 min 内 时时,秒针针在030 s内读读数;当分针针在后0.5 min内时时,秒针针 在3060 s内读读数. (2)秒表不要估读读(由秒表的构造决定). (3)如图图37-1所示,秒表的示数为为3 min 48.7 s. 图图37-1 创新方法探究 提炼方法 展示技巧 题型方法 一、对实验器材、原理步骤的考查 例1 (2006年四川理综卷)在“用单摆测单摆测 定重力加速度 ”的实验实验 中,测摆长时测摆长时 ,若正确测测出悬线长悬线长 l和摆摆球直径d ,则
6、摆长为则摆长为 ;测测周期时时,当摆摆球经过经过 位置 时时开始计时计时 并计计数1次,测测出经过该经过该 位置N次(约约60100次 )的时间为时间为 t,则则周期为为 . 此外,请请你从下列器材中选选用所需器材,再设计设计 一个实实 验验,粗略测测出重力加速度g,并参照示例填写下表(示例的 方法不能再用). A.天平;B.刻度尽;C.弹弹簧秤;D.电电磁打点计时计时 器;E. 带夹带夹 子的重锤锤;F.纸带纸带 ;G.导线导线 若干;H.铁铁架台;I.低压压交 流电电源;J.低压压直流电电源;K.小车车;L.螺旋测测微器;M.斜面 (高度可调调,粗糙程度均匀). 【解析】本题考查了“用单摆
7、测定重力加速度”的实验 的注意事项,考查了学生的基本实验技能.在该实验中,摆 长应为摆线的长度加上摆球的半径,即 .测时间用的方法 是测量多次求平均值,为了减小误差,应在摆球经过平衡位 置即最低点时开始计时.本题是摆球经过平衡位置时开始计时 计数,到经过该位置N次时,所对应全振动的次数为 , 所以周期 测量重力加速度的原理就是根据与重力加速度有关的公 式,如G=mg, 等先测量出其他的量,再代入相关公 式计算出重力加速度,方法见下表: 【答案】略 【点评】因为g的计算式中T带二次方,所以需用累积法 以减少最后结果的误差. 方法概述 1.本实验一定要在摆球通过最低点处的开始或结束时计 时,因为摆
8、球通过该点的速度最快,记录通过该点的时刻相 对精确. 2.若开始计时记为摆球第一次通过,以后各次通过分别 记为2、3N,则单摆周期应为 . 二、实验数据的处理 例2 (1)在做“用单摆测单摆测 定重力加速度”的实验时实验时 ,用摆摆 长长l和周期T计计算重力加速度的公式是g= .如果已知摆摆球 的直径为为2.00 cm,让让刻度尺的零点对对准摆线摆线 的悬悬点,摆线摆线 竖竖直下垂,如图图37-2甲所示,那么单摆单摆 的摆长摆长 是 .如 果测测定了40次全振动动的时时 间间如图图37-2乙中秒表所示 ,那么秒表的示数 是s,单摆单摆 的振动动周期是 s. 图图37-2 (2)某同学在实验实验
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