實驗十二探究單擺的運動

1、一、實驗?zāi)康囊?、實驗?zāi)康挠脝螖[測定重力加速度用單擺測定重力加速度三、實驗器材三、實驗器材長約長約1 m的細線、帶有小孔的稍重的細線、帶有小孔的稍重的金屬球、帶有鐵夾的鐵架臺、毫米的金屬球、帶有鐵夾的鐵架臺、毫米刻度尺、秒表、游標卡尺刻度尺、秒表、游標卡尺四、實驗步驟四、實驗步驟1做單擺做單擺取約取約1 m長的細絲線穿過帶孔的小長的細絲線穿過帶孔的小鋼球，并打一個比小孔大一些的結(jié)，鋼球，并打一個比小孔大一些的結(jié)，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，并把鐵架臺放在實驗桌邊，使臺上，并把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然

2、下垂垂3測周期測周期將單擺從平衡位置拉開一個角度將單擺從平衡位置拉開一個角度(小于小于10)，然后釋放小球，記下單擺，然后釋放小球，記下單擺擺動擺動30次次50次的總時間，算出平均次的總時間，算出平均每擺動一次的時間，即為單擺的振動每擺動一次的時間，即為單擺的振動周期反復(fù)測量三次，再算出測得周周期反復(fù)測量三次，再算出測得周期數(shù)值的平均值期數(shù)值的平均值4改變擺長，重做幾次實驗改變擺長，重做幾次實驗圖圖11113 31 16分析與比較分析與比較將測得的重力加速度的值與當?shù)貙y得的重力加速度的值與當?shù)氐闹亓铀俣缺容^，分析誤差產(chǎn)生的的重力加速度比較，分析誤差產(chǎn)生的原因原因五、實驗中應(yīng)注意的事項五、實

3、驗中應(yīng)注意的事項1測周期的方法測周期的方法(1)開始計時位置：平衡位置，此開始計時位置：平衡位置，此處的速度大，參考位置易確定，最高處的速度大，參考位置易確定，最高點位置不確定，速度小，誤差大點位置不確定，速度小，誤差大2選材料時應(yīng)選擇細、輕又不易選材料時應(yīng)選擇細、輕又不易伸長的線，長度一般在伸長的線，長度一般在1 m左右，小球左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過小，最好不超過2 cm.3單擺擺線的上端不可隨意繞在單擺擺線的上端不可隨意繞在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺球擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變擺球擺動

4、時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象的現(xiàn)象4注意控制單擺擺動時擺線與豎注意控制單擺擺動時擺線與豎直方向的夾角不超過直方向的夾角不超過10，且擺動，且擺動時，要使之保持在同一個豎直平面時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺內(nèi)，不要形成圓錐擺圖圖11113 32 2六、實驗誤差的來源及分析六、實驗誤差的來源及分析1本實驗系統(tǒng)誤差主要來源于單本實驗系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求，即：懸點擺模型本身是否符合要求，即：懸點是否固定，是單擺還是復(fù)擺，球、線是否固定，是單擺還是復(fù)擺，球、線是否符合要求，振動是圓錐擺還是在是否符合要求，振動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動以及測量哪段長同一豎直

5、平面內(nèi)振動以及測量哪段長度作為擺長等等只要注意了上述這度作為擺長等等只要注意了上述這些方面，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠些方面，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠遠小于偶然誤差而可忽略不計的程遠小于偶然誤差而可忽略不計的程度度2本實驗偶然誤差主要來自時間本實驗偶然誤差主要來自時間(即單擺周期即單擺周期)的測量上，因此要注意測的測量上，因此要注意測準時間準時間(周期周期)，要從擺球通過平衡位置，要從擺球通過平衡位置開始計時，并采用倒數(shù)計時計數(shù)的方開始計時，并采用倒數(shù)計時計數(shù)的方法，不能多記或漏記振動次數(shù)為了法，不能多記或漏記振動次數(shù)為了減小偶然誤差，應(yīng)進行多次測量后取減小偶然誤差，應(yīng)進行多次測量后取平均值平均

6、值七、實驗改進七、實驗改進將單擺改為雙線擺如圖將單擺改為雙線擺如圖1133所示，以防止單擺在擺動過程中形成所示，以防止單擺在擺動過程中形成圓錐擺圓錐擺圖圖11113 33 3題型一題型一 游標卡尺的讀數(shù)及游標卡尺的讀數(shù)及g的求法的求法例例1在在“用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度”的實驗的實驗中中圖圖11113 34 4(1)實驗時用實驗時用20分度的游標卡尺測分度的游標卡尺測量擺球直徑，示數(shù)如圖量擺球直徑，示數(shù)如圖1134甲所甲所示，該擺球的直徑示，該擺球的直徑d_mm.(2)接著測量了擺線的長度為接著測量了擺線的長度為l0，實，實驗時用拉力傳感器測得擺線的拉力驗時用拉力傳感器測得擺線

7、的拉力F隨隨時間時間t變化的圖象如圖乙所示，則重力變化的圖象如圖乙所示，則重力加速度的表達式為加速度的表達式為g_(用題目用題目中的物理量表示中的物理量表示)【解析解析】(1)從游標卡尺上讀出從游標卡尺上讀出擺球直徑擺球直徑d14.15 mm題型二題型二 對實驗操作的考查對實驗操作的考查例例2在在“用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度”的實的實驗中，驗中，(1)測擺長時，若正確測出懸線長測擺長時，若正確測出懸線長l和擺球直徑和擺球直徑d，則擺長為，則擺長為_；(2)測周期時，當擺球經(jīng)過測周期時，當擺球經(jīng)過_位置時開始計時并計數(shù)位置時開始計時并計數(shù)1次，測出經(jīng)過次，測出經(jīng)過該位置該位置N次次

8、(約約60100次次)的時間為的時間為t，則，則周期為周期為_此外，請你從下列器材中選用所此外，請你從下列器材中選用所需器材，再設(shè)計一個實驗，粗略測出需器材，再設(shè)計一個實驗，粗略測出重力加速度重力加速度g，并參照示例填寫下表，并參照示例填寫下表(示示例的方法不能再用例的方法不能再用)A天平天平B刻度尺刻度尺C彈簧彈簧測力計測力計D電磁打點計時器電磁打點計時器E帶夾子的重錘帶夾子的重錘F紙帶紙帶G導(dǎo)線若干導(dǎo)線若干H鐵架臺鐵架臺I低壓交流電源低壓交流電源J低壓直流低壓直流電源電源K小車小車L螺旋測微器螺旋測微器M斜面斜面(高度可調(diào)，粗糙程度均高度可調(diào)，粗糙程度均勻勻).所選器材所選器材(只填器材序

9、號只填器材序號)簡述實驗方法簡述實驗方法(不不要求寫出具體步要求寫出具體步驟驟)示例示例B、D、E、F、G、H、I安裝儀器，接通安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨電源，讓紙帶隨重錘豎直下重錘豎直下落用刻度尺測落用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)，處出所需數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)理數(shù)據(jù)，得出結(jié)果果實驗實驗設(shè)計設(shè)計【解析解析】本題考查用單擺測定本題考查用單擺測定重力加速度的原理，擺長和周期的測重力加速度的原理，擺長和周期的測定、儀器的選取、方法步驟等定、儀器的選取、方法步驟等所選器材所選器材(只填只填器材序號器材序號)簡述實驗方法簡述實驗方法(不要不要求寫出具體步驟求寫出具體步驟)實驗實驗設(shè)計一設(shè)計一A、C、E用彈簧測

10、力計稱出帶夾子用彈簧測力計稱出帶夾子重錘的重力大小重錘的重力大小G，再用，再用天平測出其質(zhì)量天平測出其質(zhì)量m，則，則gG/m實驗實驗設(shè)計二設(shè)計二B、D、F、G、I、K、M安裝儀器，接通電源，讓安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨小車一起沿斜面下紙帶隨小車一起沿斜面下滑用刻度尺測出所需數(shù)滑用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)改變斜面高度再測一據(jù)改變斜面高度再測一次利用兩次數(shù)據(jù)，由牛次利用兩次數(shù)據(jù)，由牛頓第二定律算出結(jié)果頓第二定律算出結(jié)果題型三題型三 數(shù)據(jù)處理和誤差分析數(shù)據(jù)處理和誤差分析例例3(2008年高考天津年高考天津卷卷)某同學(xué)利用單擺測某同學(xué)利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣?，定當?shù)刂亓铀俣龋l(fā)現(xiàn)單擺靜止時擺球發(fā)現(xiàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下重心在球心的正下方，他仍將從懸點到方，他仍將從懸點到球心的距離當作擺長球心的距離當作擺長圖圖11113 35 5L，通過改變擺線的長度，測得，通過改變擺線的長度，測得6組組L和和對應(yīng)的周期對應(yīng)的周期T，畫出，畫出LT2圖線，然后圖線，然后在圖線上選取在圖線上選取A、B兩個點，坐標如圖兩個點，坐標如圖1135所示他采用恰當?shù)臄?shù)據(jù)處所示他采用恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計算重力加速度的表達式理方法，則計算重力加速度的表達式應(yīng)為應(yīng)為g_.請你判斷該同學(xué)得到請你判斷該同學(xué)得到