實(shí)驗(yàn)用單擺測(cè)定重力加速度ppt課件

1、1、用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?、掌握停表的使用和讀數(shù)； 3、研究單擺的周期。 一個(gè)小球和一根細(xì)線就可以組成一個(gè)單擺。LT2g=p224gLTp= 單擺在擺角很小的情況下做簡諧運(yùn)動(dòng)。單擺的周期與振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)。與擺長的二次方根成正比。與重力加速度的二次方根成反比。 單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其周期為： 故有： 因此只要測(cè)出單擺的擺長L和振動(dòng)周期T，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的值，并可研究單擺的周期跟擺長的關(guān)系。 停表的使用和讀數(shù)：停表的使用和讀數(shù)： 注意：當(dāng)內(nèi)側(cè)分針沒有超過半格時(shí)，外側(cè)秒針讀小于30的數(shù)字；演示 停表的讀數(shù)等于內(nèi)側(cè)分針的讀數(shù)與外側(cè)秒針的讀數(shù)之和。 機(jī)械式停表只能精確到0.1s

2、，讀數(shù)時(shí)不需估讀。 超 過 半 格時(shí)，外側(cè)秒針讀大于30的數(shù)字。 帶孔小鋼球一個(gè)，約1m長的細(xì)線一條，鐵架臺(tái)，米尺，停表，游標(biāo)卡尺； 1、步驟 (1)取約1m長的細(xì)線穿過帶孔的小鋼球，并打一個(gè)比小孔大一些的結(jié)，然后拴在桌邊的支架上，如下圖。 (2)用米尺量出懸線長L，準(zhǔn)確到毫米；用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直徑，算出半徑r，也準(zhǔn)確到毫米。則單擺的擺長為Lr。 (3)把單擺從平衡位置拉開一個(gè)很小的角度(例如不超過10)，然后放開小球讓它擺動(dòng)，用停表測(cè)量單擺完成30次全振動(dòng)或50次所用的時(shí)間，求出完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，這個(gè)平均時(shí)間就是單擺的周期。 224gLTp= (4)把測(cè)得的周期和擺長的數(shù)值代入公式

3、 ，求出重力加速度g的值。 (5)改變擺長，重做幾次實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)一個(gè)表格，把測(cè)得的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入表格中，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度。最后求出幾次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的平均值，即可看作本地區(qū)的重力加速度。 (6)研究單擺的周期跟擺長的關(guān)系。在重力加速度一定時(shí)，周期跟擺長的二次方根成正比。算出不同擺長下，周期跟相應(yīng)的擺長的二次方根之比，看看這個(gè)比值是否相等。 (7)在擺長一定的情況下，改變擺角的大小和擺球的質(zhì)量，測(cè)出在不同擺角、不同擺球質(zhì)量時(shí)的周期，驗(yàn)證單擺的周期跟擺角和擺球的質(zhì)量的關(guān)系。2、記錄及數(shù)據(jù)處理TL次數(shù)全振動(dòng)次數(shù)n振動(dòng)n次所用時(shí)間t(s)周期T (s)擺長L(m)重力加速度g(m/s

4、2)重力加速度平均值1 g_m/s22 3 表一： 表二： 次數(shù)擺長L(m)偏角擺球質(zhì)量m全振動(dòng)次數(shù)n振動(dòng)n次所用時(shí)間t(s)周期T (s)1 2 3 研究單擺的周期(備選)3、結(jié)論：(1)選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)輕又不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2 cm；(2)單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑或懸點(diǎn)不固定，擺長改變的現(xiàn)象； (3)注意擺動(dòng)時(shí)擺角不易過大，不能超過10，以保證單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)； (4)擺球擺動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺； (5)測(cè)量應(yīng)在擺球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，因?yàn)?/p>

5、在此位置擺球速度最大，易于分辯小球過此位置的時(shí)刻；畫出單擺的平衡位置，作為記時(shí)的參照點(diǎn)。必須是擺球同方向經(jīng)過平衡位置記一次數(shù)。 (6)測(cè)量單擺的振長時(shí)應(yīng)使擺球處于自然下垂?fàn)顟B(tài)，用米尺測(cè)量出擺線的長度，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑，然后算出擺長，要準(zhǔn)確到毫米位。 本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差主要來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、線是否符合要求，振動(dòng)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動(dòng)，以及測(cè)量哪段長度作為擺長等等。只要注意了上面這些方面，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠(yuǎn)小于偶然誤差而忽略不計(jì)的程度。 本實(shí)驗(yàn)偶然誤差主要來自時(shí)間(即單擺周期)的測(cè)量上。因而，要注意測(cè)準(zhǔn)時(shí)間(周期)。要從擺球

6、經(jīng)過平衡位置開始計(jì)時(shí)，并采用倒數(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，應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量后取平均值。 本實(shí)驗(yàn)中長度(擺線長、擺球的直徑)的測(cè)量值，讀數(shù)讀到毫米位即可(即使用卡尺測(cè)擺球直徑也只需讀到毫米位)。時(shí)間的測(cè)量中，停表讀數(shù)的有效數(shù)字的末位在“秒的十分位即可。 1、實(shí)驗(yàn)思考題： (1)用單擺測(cè)量重力加速度是根據(jù)什么物理關(guān)系？重力加速度的計(jì)算式是怎樣的？ (2)該實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些量？各用什么測(cè)量工具？讀數(shù)各有幾位有效數(shù)字？計(jì)算出來的重力加速度是幾位有效數(shù)字？（三位） (3)單擺應(yīng)當(dāng)選用什么樣的球？什么樣的線？線長度應(yīng)當(dāng)在什么范圍內(nèi)？(80120cm) (4)怎樣保證小球的擺動(dòng)

7、是簡諧運(yùn)動(dòng)？小球擺成圓錐擺，對(duì)周期有什么影響？ (5)測(cè)量擺長用什么測(cè)量工具？有必要用卡尺或千分尺嗎？ (6)怎樣測(cè)量單擺周期？從何處開始計(jì)時(shí)？到何處停止計(jì)時(shí)？測(cè)3050個(gè)周期有什么好處？ (7)秒表怎樣讀數(shù)？短針怎樣讀數(shù)？長針怎樣讀數(shù)？要不要估讀？秒表奇數(shù)位與偶數(shù)位的刻度不連續(xù)是怎么回事？ (8)刻度尺長度只有30cm，怎樣測(cè)重力加速度？ 2、測(cè)定重力加速度時(shí)： 擺球應(yīng)選用_，擺線宜選用_；測(cè)擺線的長度用_，要求準(zhǔn)確到_，測(cè)小球直徑用_，要求準(zhǔn)確到_，測(cè)量擺動(dòng)3050次時(shí)間用_；此外，還需要配備_和_。參考答案：重而小的實(shí)心球；輕而長且難以發(fā)生形變的細(xì)線；米尺；毫米；游標(biāo)卡尺；0. 1 mm

8、；停表；鐵架臺(tái)；鐵夾3、某同學(xué)測(cè)定的g的數(shù)值比當(dāng)?shù)毓J(rèn)值大，造成的原因可能是( ) 擺球質(zhì)量太大了； 擺長太長了； 擺角太大了擺角仍小于10）； 量擺長時(shí)從懸點(diǎn)量到球的最下端； 計(jì)算擺長時(shí)忘記把小球半徑加進(jìn)去； 擺球不是在豎直平面內(nèi)做簡諧振動(dòng)，而是做圓錐擺運(yùn)動(dòng)； 計(jì)算周期時(shí)，將(n1)次全振動(dòng)誤記為n次全振動(dòng)； 參考答案： 4、為了提高周期的測(cè)量精度，下列哪些做法是可取的： A用秒表直接測(cè)量一次全振動(dòng)的時(shí)間； B用秒表測(cè)30至50次全振動(dòng)的時(shí)間，計(jì)算出平均周期； C在平衡位置啟動(dòng)停表和結(jié)束計(jì)時(shí)； D在最大位移處啟動(dòng)停表和結(jié)束計(jì)時(shí)； E用秒表測(cè)100次全振動(dòng)時(shí)間，計(jì)算平均周期； F在平衡位置啟動(dòng)

9、停表，并開始計(jì)算，當(dāng)擺球第30次經(jīng)過平衡位置時(shí)制動(dòng)停表，若讀數(shù)為t，則Tt/30。 答案： BC 5、在做“用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中為了減小誤差，應(yīng)注意的事項(xiàng)是( )A擺球以選密度最大，重量大的小球?yàn)楹?B擺長以0.25米為宜 C擺角應(yīng)小于10 D擺線的懸點(diǎn)要固定，方不會(huì)在擺動(dòng)中出現(xiàn)移動(dòng)或晃動(dòng) E要使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，不得使其形成錐形擺或擺球轉(zhuǎn)動(dòng) F測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)從擺球通過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí) 只有A、B、C、D項(xiàng)正確只有E、F項(xiàng)正確 只有ACDEF正確都正確 答案： 6、如下圖，兩根等長的輕繩同懸于同一點(diǎn)O，下端各系住一個(gè)大小相同的小球A、B且mAmB，現(xiàn)將A球向左拔開一個(gè)小角(5，然后靜止釋放，兩球在最低點(diǎn)發(fā)生無機(jī)械能損失的碰撞，則它們第二次相碰的位置 (空氣阻力不計(jì)) （）A發(fā)生在點(diǎn)正下方 B發(fā)生在O點(diǎn)正下方偏左 C發(fā)生在O點(diǎn)正下方偏右 D不發(fā)在O點(diǎn)正下方偏左 答案： AD ABO7、在的實(shí)驗(yàn)中，如果測(cè)出的重力加速度數(shù)值偏大，那么（ ）A振幅較小B測(cè)擺長時(shí)，只量出擺線的長度，沒有從懸點(diǎn)量到球心C數(shù)振動(dòng)次數(shù)時(shí)，少計(jì)了一次D數(shù)振動(dòng)次數(shù)時(shí)，多計(jì)了一次答案： D