科學(xué)測(cè)量用單擺測(cè)重力加速度課件高二上學(xué)期物理選擇性

第4節(jié)科學(xué)測(cè)量：用單擺測(cè)重力加速度第2章

機(jī)械振動(dòng)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，由周期公式可得因此，測(cè)出單擺擺長(zhǎng)和振動(dòng)周期，便可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如何較準(zhǔn)確的測(cè)量振動(dòng)周期呢？

需要什么儀器？刻度尺、秒表、單擺、游標(biāo)卡尺測(cè)擺球的直徑實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)注意該方法可計(jì)算出g，但是

g不是由l、T決定的實(shí)驗(yàn)步驟（1）取長(zhǎng)約1m的細(xì)線(xiàn)，細(xì)線(xiàn)的一端連接小球，另一端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，讓擺球自由下垂，（2）用刻度尺測(cè)擺線(xiàn)長(zhǎng)度l線(xiàn)，用游標(biāo)卡尺測(cè)小球的直徑d。測(cè)量多次，取平均值，計(jì)算擺長(zhǎng)（3）標(biāo)記小球的平衡位置。將小球從平衡位置拉至一個(gè)偏角小于5°

的位置并由靜止釋放，使其在豎直面內(nèi)振動(dòng)。

待振動(dòng)穩(wěn)定后，從小球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始用秒表計(jì)時(shí)，測(cè)量N次全振動(dòng)的時(shí)間t，則周期T=t/N。如此重復(fù)多次，取平均值.注意：刻度尺要估讀、游標(biāo)卡尺不估讀一般30-50次(4)改變擺長(zhǎng)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次。(5)將每次實(shí)驗(yàn)得到的l、T代入計(jì)算重力加速度，求平均值。實(shí)驗(yàn)步驟公式法數(shù)據(jù)處理改變擺線(xiàn)的長(zhǎng)度討論/注意事項(xiàng)（1）通過(guò)哪些方式可使小球的運(yùn)動(dòng)更加接近簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)？（2）為什么要從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)？①本實(shí)驗(yàn)擺線(xiàn)長(zhǎng)度應(yīng)遠(yuǎn)大于擺球直徑，且擺線(xiàn)無(wú)明顯伸縮性。同時(shí)應(yīng)選取體積小、密度大、質(zhì)量分布均勻的擺球減少空氣阻力的影響，重心才在球心②本實(shí)驗(yàn)釋放擺球時(shí)，要注意讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，且擺角小于5°從小球經(jīng)過(guò)平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，以擺球從同一方向經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)計(jì)數(shù)。①平衡位置比較好標(biāo)記②實(shí)際擺動(dòng)過(guò)程中，振幅會(huì)逐漸減小，最高點(diǎn)的位置在不斷變化③小球經(jīng)過(guò)平衡位置速度較大，時(shí)間測(cè)量誤差較小誤差分析①測(cè)擺長(zhǎng)、小球半徑、周期存在偶然誤差多次測(cè)量求平均值②系統(tǒng)誤差：實(shí)際上存在空氣阻力、擺線(xiàn)有細(xì)微形變（有彈性）、振動(dòng)時(shí)不嚴(yán)格在豎直平面公式法處理數(shù)據(jù)的誤差①若實(shí)驗(yàn)時(shí)t時(shí)間內(nèi)，多數(shù)和少數(shù)了全振動(dòng)的次數(shù)，會(huì)有什么影響？多數(shù)：次數(shù)偏大，周期

T偏小測(cè)出的g偏大少數(shù)：次數(shù)偏小，周期

T偏大測(cè)出的g偏?、谌魧?shí)驗(yàn)時(shí)在開(kāi)始計(jì)時(shí)前就開(kāi)始計(jì)數(shù)會(huì)有什么影響？周期偏小，g偏大③若測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，少加球半徑/加球直徑有什么影響？少加球半徑，擺長(zhǎng)偏小，g偏大加球直徑，擺長(zhǎng)偏大，g偏小

圖像法數(shù)據(jù)處理圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)

圖像法數(shù)據(jù)處理

圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線(xiàn)多數(shù)次數(shù)少數(shù)次數(shù)圖像法處理數(shù)據(jù)的誤差標(biāo)準(zhǔn)g偏小g偏大

g偏小g偏大

△L是指擺長(zhǎng)的變化量不影響！說(shuō)明用圖像法處理數(shù)據(jù)，誤差只出現(xiàn)在周期測(cè)量上即圖像的斜率不變，但是圖像有什么變化？用圖像法數(shù)據(jù)處理時(shí)，若測(cè)量擺長(zhǎng)l時(shí)總是少算半徑或多算半徑，會(huì)不會(huì)影響g的結(jié)果？擺長(zhǎng)=擺線(xiàn)擺長(zhǎng)=擺線(xiàn)+直徑少算半徑rr當(dāng)少算半徑時(shí)，實(shí)際上：圖像的斜率不變當(dāng)多算半徑時(shí)，實(shí)際上：多算半徑rr多算半徑少算半徑rr小表盤(pán)未過(guò)半格時(shí)，讀大表盤(pán)的0~30的數(shù)小表盤(pán)過(guò)半格時(shí)，讀大表盤(pán)30~60的數(shù)2分7.6秒031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314秒表的讀數(shù)03123343563783941104312144516471849205122532