物理实验设计单摆测重力加速度课件.ppt

单摆测定重力加速度,设计者：数理学院 10级物理本科班 尧小辉 100514025,一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.,秒表的使用和读数：,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；,秒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，秒表，游标卡尺.,【实验器材】,带孔小钢球一个，约1m长的细线一条，铁架台，米尺，秒表，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10º)，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.,(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10º，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平衡位置记一次数. (6)测量单摆的摆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.,1、测定重力加速度时： 摆球应选用_，摆线宜选用_； 测摆线的长度用_，要求准确到_，测小球直径用_，要求准确到_，测量摆动3050次时间用_； 此外，还需要配备_和_.,参考答案： 重而小的实心球；轻而长且难以发生形变的细线； 米尺；毫米；游标卡尺；0. 1 mm；停表； 铁架台；铁夹.,【实验练习】,2、某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是( ) 摆球质量太大了； 量摆长时从悬点量到球的最下端； 摆角太大了（摆角仍小于10°）； 计算摆长时忘记把小球半径加进去； 摆球不是在竖直平面内做简谐振动，而是做圆锥摆运动； 计算周期时，将(n1)次全振动误记为n次全振动.,参考答案： ,3、在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是( ) A摆球以选密度大，体积小的小球为好 ; B摆长以0.25米为宜 ; C摆角应小于10° D摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动 ; E要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动 ; F测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时 . 只有A、B、C、D项正确 只有E、F项正确 只有ACDEF正确 都正确,答案： ,4、如图所示，两根等长的轻绳同悬于同一点O，下端各系住一个大小相同的小球A、B且mAmB，现将A球向左拔开一个小角(5º)，然后静止释放，两球在最低点发生无机械能损失的碰撞，则它们第二次相碰的位置 (空气阻力不计) （ ） A发生在点正下方 B发生在O点正下方偏左 C发生在O点正下方偏右 D若mA= mB则 碰撞发生在点正下方,答案： AD,