實驗：用單擺測定重力加速度.ppt

實驗：用單擺測定重力加速度 一、學(xué)生預(yù)習(xí)實驗：用單擺測定重力加 速度。 二、實驗思考題： 1、用單擺測量重力加速度是根據(jù)什么物理原 理？重力加速度的計算式是怎樣的？ 2、該實驗需要測量哪些量？各用什么測量工 具？讀數(shù)各有幾位數(shù)字？計算出來的重力加 速度一般是幾位有效數(shù)字？（三位） 3、單擺應(yīng)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)？（小于或等于100cm） 4、怎樣保證小球的擺動是簡諧運動？小球擺成圓錐 擺，對周期有什么影響？(變小） 5、測量擺長用什么測量工具？有必要用卡尺或千分 尺嗎？ 6、怎樣測量單擺周期？從何處開始計時？到何處停 止計時？測30-50個周期有什么好處？ 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？ 8、刻度尺長度只有30cm，怎樣測重力加速度？ 三、解答實驗思考題，并做總結(jié)： 1、實驗?zāi)康模河脝螖[測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?2、實驗原理： 單擺做簡諧運動時，其周期為 ，故有 ,因此測出單擺的擺長和振動周期T， 就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊臄?shù)值。 3、實驗器材： 帶孔小鋼球一個，約1m長的細(xì)繩一條，鐵架臺（帶鐵夾） 、米尺、秒表、游標(biāo)卡尺； 4、實驗步驟： 做單擺：取約1米長的細(xì)繩穿過帶孔的小鋼球，并打 一個比小孔大一些的結(jié)，然后拴在桌邊的支架上。 用米尺量出懸線長l，準(zhǔn)確到毫米，用游標(biāo)卡尺測擺 球直徑，算出半徑r，也準(zhǔn)確到毫米，則擺長為l+r（注 意懸線長即擺線長的量法）。 把單擺從平衡位置拉開一個角度放開它，用秒表測量 單擺完成30次全振動（或50次）所用的時間，求出完成 一次全振動所需要的時間，這個平均時間就是單擺的周 期。反復(fù)測量三次，再算出測得周期數(shù)值的平均值。 把測得的周期（用平均值）和擺長的數(shù)值代入公式， 求出重力加速度g的值來。 5、注意事項： 選擇材料時應(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2cm； 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，以免擺動時發(fā)生擺線下滑，擺長改變的現(xiàn)象； 注意擺動時擺角不能過大； 擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要 形成圓錐擺； 測量就從球通過平衡位置時開始計時，因為在此位置 擺球速度最大，易于分辨小球過此位置的時刻。 實驗操作 一、學(xué)生分組實驗 二、相關(guān)練習(xí)題 1、測定重力加速度時： 擺球就選用體積小、密度大的金屬小球，擺 線宜選用不易伸長輕細(xì)線。 測擺線的長度用米尺，要求準(zhǔn)確到毫米，測 小球直徑用游標(biāo)卡尺，要求準(zhǔn)確到毫米，測量 擺動30-50次時間用秒表。 此外，還需要配備鐵架臺和鐵夾。 2、某同學(xué)測定的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）； 量擺長時從懸點量到球的最下端； 計算擺長時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，而是做圓錐 擺運動； 計算周期時，將（n-1）次全振動誤記為n次全振 動； 3、為了提高周期的測量精度，下列哪些做法 是可取的？ B C A、用秒表直接測量一次全振動的時間； B、用秒表測30至50次全振動的時間，計算出平均 周期； C、在平衡位置啟動秒表和結(jié)束計時； D、在最大位移處啟動秒表和結(jié)束計時； E、用秒表測100次全振動時間，計算平均周期； F、在平衡位置啟動秒表，并開始計算，當(dāng)擺球第 30次經(jīng)過平衡位置時制動秒表，若讀數(shù)為t，則 T=t/30。（n=14.5次全振動） 4、將一單擺裝置豎直懸掛于某一深度為h(未知)且開口向下的小 筒中(單擺的下部分露于筒外)，如圖甲所示.將懸線拉離平衡位置 一個小角度后由靜止釋放，設(shè)單擺擺動的過程中懸線不會碰到筒 壁，如果本實驗的長度測量工具只能測量出筒的下端口到擺球球 心的距離L，并通過改變L而測出對應(yīng)的擺動周期T，再以T2為縱軸 、L為橫軸作出函數(shù)關(guān)系圖象，那么就可以通過此圖象得出小筒的 深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭. (1)現(xiàn)有如下測量工具：A.時鐘；B.秒表；C.天平；D.毫米刻度尺. 本實驗所需的測量工具有 . (2)如果實驗中所得到的T2L關(guān)系圖象如圖所示，那么真正的圖象 應(yīng)該是a、b、c中的 . (3)由圖象可知，小筒的深度h m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 m/s2. 解析：(1)測量筒的下端口到擺球球心之間的距離L， 用到毫米刻度尺，測單擺的周期用秒表，所以測量工 具選B、D. (2