2020版物理浙江高考选考一轮复习讲义:选修3-4 第十一章 实验14 探究单摆周期与摆长的关系 Word版含解析.pdf
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1、实验实验 14 探究单摆周期与摆长的关系 探究单摆周期与摆长的关系 一、实验原理 单摆在偏角 5时,摆球的运动可看做简谐运动,用累积法测出 n 次全振动的 时间 t,则算得 T ,同时量得悬点到小球上端和下端距离 l1和 l2,则单摆的摆 t n 长 l,然后用图象法寻找周期 T 与摆长 l 的定量关系。 l1l2 2 二、实验装置图及器材 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)、停表、 毫米刻度尺和三角板。 三、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
2、铁夹伸到桌 面以外,让摆球自然下垂,在单摆平衡位置处作上标记,如图所示。 3.用毫米刻度尺量出悬点到小球上端和下端距离 l1、l2,计算出摆长 l。 l1l2 2 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 t N 为全振动的次数),反复测 3 次,再计算出周期的平均值 T。 T1T2T3 3 5.改变摆长、重做几次实验。 6.用图象法探究周期和摆长的关系。 四、数据处理 图象法 由单摆周期公式不难推
3、出 : lT2, 因此, 分别测出一系列摆长 l 对应的周期 T, g 42 作lT2图象, 图象应是一条通过原点的直线, 如图所示, 求出图线的斜率k, l T2 即可利用 g42k 求得重力加速度值。 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.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.测周期的方法 (1)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
4、度小、计时误差大。 (2)要测多次全振动的时间来计算周期。如在摆球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。 【例】 某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。 (1)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 1 所示。这样做的目的是_(填字母代 号)。 图 1 A.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 (2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺量得悬点到摆球最 低端和上端的长度 l10.9
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