物理選修3-4課件：11-實(shí)驗(yàn)用單擺測(cè)定動(dòng)力加速度

1、1.知道用單擺測(cè)重力加速度的原理。知道用單擺測(cè)重力加速度的原理。2會(huì)用公式法和圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。會(huì)用公式法和圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩?shí)驗(yàn)?zāi)康模篲。2實(shí)驗(yàn)原理：由實(shí)驗(yàn)原理：由g_可知，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)可知，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出出_和和_，即可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?。，即可求得?dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎怠? 實(shí) 驗(yàn) 器 材 ： 鐵 架 臺(tái) 及 鐵 夾 、 金 屬 小 球 、 實(shí) 驗(yàn) 器 材 ： 鐵 架 臺(tái) 及 鐵 夾 、 金 屬 小 球 、_、_、刻度尺、刻度尺(最小刻度為最小刻度為mm)、_。答案：答案：1利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣壤脝螖[測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎R(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)讓細(xì)線(xiàn)穿

2、過(guò)球上的小孔，在細(xì)線(xiàn)的一端打一個(gè)稍大讓細(xì)線(xiàn)穿過(guò)球上的小孔，在細(xì)線(xiàn)的一端打一個(gè)稍大一些的線(xiàn)結(jié)，制成一個(gè)單擺。一些的線(xiàn)結(jié)，制成一個(gè)單擺。(2)將小鐵夾固定在鐵架臺(tái)上端，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，將小鐵夾固定在鐵架臺(tái)上端，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸出桌面之外，然后把單擺上端固定在鐵夾上，使使鐵夾伸出桌面之外，然后把單擺上端固定在鐵夾上，使擺球自由下垂。擺球自由下垂。(3)測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)(擺線(xiàn)靜掛時(shí)從懸點(diǎn)到球心間的距擺線(xiàn)靜掛時(shí)從懸點(diǎn)到球心間的距離，讓擺球處于自由下垂?fàn)顣r(shí)，用刻度尺量出懸線(xiàn)長(zhǎng)離，讓擺球處于自由下垂?fàn)顣r(shí)，用刻度尺量出懸線(xiàn)長(zhǎng)l，用，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑(2

3、r)，則擺長(zhǎng)為，則擺長(zhǎng)為L(zhǎng)lr)。(4)把此單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)角度，并使這個(gè)角不把此單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)角度，并使這個(gè)角不太大，再釋放小球。當(dāng)擺球擺動(dòng)穩(wěn)定以后，過(guò)最低位置時(shí)，太大，再釋放小球。當(dāng)擺球擺動(dòng)穩(wěn)定以后，過(guò)最低位置時(shí)，用秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)量單擺全振動(dòng)用秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)量單擺全振動(dòng)30次次(或或50次次)的時(shí)間，的時(shí)間，求出一次全振動(dòng)的時(shí)間，即單擺的振動(dòng)周期。求出一次全振動(dòng)的時(shí)間，即單擺的振動(dòng)周期。知識(shí)點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理及誤差分析數(shù)據(jù)處理及誤差分析(1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理平均值法：用平均值法：用g(g1g2g3g4g5g6)/6求出重求出重力加速度。力加速度。(2)誤差分析誤差

4、分析本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于單擺模型本身是否符合本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于單擺模型本身是否符合要求，即：懸點(diǎn)是否固定，是單擺還是復(fù)擺，球、線(xiàn)是否要求，即：懸點(diǎn)是否固定，是單擺還是復(fù)擺，球、線(xiàn)是否符合要求，振動(dòng)是圓錐擺還是同一豎直平面內(nèi)振動(dòng)，以及符合要求，振動(dòng)是圓錐擺還是同一豎直平面內(nèi)振動(dòng)，以及測(cè)量哪段長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)等等。測(cè)量哪段長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)等等。本實(shí)驗(yàn)偶然誤差主要來(lái)自時(shí)間本實(shí)驗(yàn)偶然誤差主要來(lái)自時(shí)間(單擺周期單擺周期)的測(cè)量上。的測(cè)量上。因此，要注意測(cè)準(zhǔn)時(shí)間因此，要注意測(cè)準(zhǔn)時(shí)間(周期周期)，要從擺球通過(guò)平衡位置開(kāi)，要從擺球通過(guò)平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，最好采用倒數(shù)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法，不能多記或漏記始計(jì)時(shí)，最好采

5、用倒數(shù)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法，不能多記或漏記振動(dòng)次數(shù)。為了減小偶然誤差，進(jìn)行多次測(cè)量后取平均值。振動(dòng)次數(shù)。為了減小偶然誤差，進(jìn)行多次測(cè)量后取平均值。本實(shí)驗(yàn)中在長(zhǎng)度本實(shí)驗(yàn)中在長(zhǎng)度(擺線(xiàn)長(zhǎng)、擺球的直徑擺線(xiàn)長(zhǎng)、擺球的直徑)的測(cè)量時(shí)，的測(cè)量時(shí)，讀數(shù)讀到毫米位即可，時(shí)間的測(cè)量中，秒表讀數(shù)的有效數(shù)讀數(shù)讀到毫米位即可，時(shí)間的測(cè)量中，秒表讀數(shù)的有效數(shù)字的末位在字的末位在“秒秒”的十分位即可。的十分位即可。【例題】一位同學(xué)用單擺做測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)?！纠}】一位同學(xué)用單擺做測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)。他將擺掛起后，進(jìn)行了如下步驟：他將擺掛起后，進(jìn)行了如下步驟：A測(cè)擺長(zhǎng)測(cè)擺長(zhǎng)l：用米尺量出擺線(xiàn)的長(zhǎng)度；：用米尺量出擺線(xiàn)的長(zhǎng)度；

6、指出上面步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方，寫(xiě)出該步驟的字指出上面步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方，寫(xiě)出該步驟的字母，并加以改正。母，并加以改正。(不要求進(jìn)行誤差計(jì)算不要求進(jìn)行誤差計(jì)算)【答案】【答案】見(jiàn)解析見(jiàn)解析【解析】【解析】A.要用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直徑要用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直徑d，擺長(zhǎng)，擺長(zhǎng)l等于擺等于擺線(xiàn)長(zhǎng)加上線(xiàn)長(zhǎng)加上d/2。Cg應(yīng)多測(cè)量幾次，然后取應(yīng)多測(cè)量幾次，然后取g的平均值作為實(shí)驗(yàn)的最的平均值作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果。后結(jié)果。【思維點(diǎn)悟】【思維點(diǎn)悟】本題偏重實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)，測(cè)擺本題偏重實(shí)驗(yàn)操作中的注意事項(xiàng)，測(cè)擺長(zhǎng)應(yīng)測(cè)出擺球重心到懸點(diǎn)的距離。要用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直長(zhǎng)應(yīng)測(cè)出擺球重心到懸點(diǎn)的距離。要用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球

7、直徑徑d，擺長(zhǎng)，擺長(zhǎng)l等于懸線(xiàn)長(zhǎng)加上等于懸線(xiàn)長(zhǎng)加上d/2。只測(cè)一次重力加速度就作為最終結(jié)果是不妥當(dāng)?shù)模瑧?yīng)只測(cè)一次重力加速度就作為最終結(jié)果是不妥當(dāng)?shù)?，?yīng)改變擺長(zhǎng)，重做幾次實(shí)驗(yàn)，取多次測(cè)定重力加速度的平均改變擺長(zhǎng)，重做幾次實(shí)驗(yàn)，取多次測(cè)定重力加速度的平均值作為最終結(jié)果。值作為最終結(jié)果。對(duì)應(yīng)練習(xí)對(duì)應(yīng)練習(xí)1某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期，記錄表格如下：振動(dòng)周期，記錄表格如下：以以l為橫坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，作出為縱坐標(biāo)，作出T2l圖象，利用此圖象，利用此圖線(xiàn)得重力加速度的值。圖線(xiàn)得重力加速度的值。l/m0.50.80.91.01.

8、2T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84答案：答案：9.86 m/s2本實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：本實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)：(1)單擺是一理想模型，應(yīng)是一根輕繩系一質(zhì)點(diǎn)組成。單擺是一理想模型，應(yīng)是一根輕繩系一質(zhì)點(diǎn)組成。因此本實(shí)驗(yàn)中線(xiàn)要輕而長(zhǎng)因此本實(shí)驗(yàn)中線(xiàn)要輕而長(zhǎng)(且不易伸長(zhǎng)且不易伸長(zhǎng))，長(zhǎng)度一般不應(yīng)短，長(zhǎng)度一般不應(yīng)短于于1 m，球應(yīng)重而小，應(yīng)選用密度大的金屬球，直徑最好，球應(yīng)重而小，應(yīng)選用密度大的金屬球，直徑最好不超過(guò)不超過(guò)2 cm。(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，懸線(xiàn)上的懸點(diǎn)不能動(dòng)。懸線(xiàn)的上端不可隨實(shí)驗(yàn)時(shí)，懸線(xiàn)上的懸點(diǎn)不能動(dòng)。懸線(xiàn)的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵

9、夾中，以免擺動(dòng)時(shí)擺線(xiàn)下意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)擺線(xiàn)下滑、擺長(zhǎng)改變。擺線(xiàn)偏離豎直方向的夾角不超過(guò)滑、擺長(zhǎng)改變。擺線(xiàn)偏離豎直方向的夾角不超過(guò)10，擺，擺球必須在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，不能形成圓錐擺。球必須在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，不能形成圓錐擺。(3)實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源主要是周期，測(cè)量時(shí)，除用累積法實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源主要是周期，測(cè)量時(shí)，除用累積法外，還應(yīng)從擺球通過(guò)最低位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以后擺球從同外，還應(yīng)從擺球通過(guò)最低位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，以后擺球從同一方向通過(guò)最低位置時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)一方向通過(guò)最低位置時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)“零零”的同時(shí)按的同時(shí)按下秒表，開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)。要多測(cè)幾次下秒表，開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)。要多測(cè)幾次(如如30次或次或50次次)全