實(shí)驗(yàn)13探究單擺的運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度.ppt

實(shí)驗(yàn)十三 探究單擺的運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè) 定重力加速度,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)會(huì)用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?2能正確熟練地使用秒表,三、實(shí)驗(yàn)器材 帶孔小鋼球一個(gè)、細(xì)絲線一條(長(zhǎng)約1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游標(biāo)卡尺、帶鐵夾的鐵架臺(tái) 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1做單擺 取約1 m長(zhǎng)的細(xì)絲線穿過(guò)帶孔的小鋼球，并打一個(gè)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臺(tái)上，并把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂,六、注意事項(xiàng) 1選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在 1 m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(guò) 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、擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象,3注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過(guò)10.可通過(guò)估算振幅的辦法掌握 4擺球振動(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計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球通過(guò)最低位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，為便于計(jì)時(shí)，可在擺球平衡位置的正下方作一標(biāo)記以后擺球每次從同一方向通過(guò)最低位置時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表，開(kāi)始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù),七、誤差分析 1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，擺球是否可看做質(zhì)點(diǎn)，球、線是否符合要求，擺動(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(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)等只要注意了上面這些問(wèn)題，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠(yuǎn)小于偶然誤差而達(dá)到忽略不計(jì)的程度,2偶然誤差 主要來(lái)自時(shí)間(即單擺周期)的測(cè)量上因此，要注意測(cè)準(zhǔn)時(shí)間(周期)要從擺球通過(guò)平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，并采用倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法，即4，3，2，1，0，1，2，在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)不能多計(jì)或漏計(jì)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,八、實(shí)驗(yàn)改進(jìn) 將單擺改為雙線擺，如圖所示，以防止單擺在擺動(dòng)過(guò)程中形成圓錐擺,某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，先測(cè)得擺線長(zhǎng)為101.00 cm，擺球直徑為2.00 cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間為101.5 s，則 (1)他測(cè)得的重力加速度g_m/s2.,實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)誤差,9.76,(2)他測(cè)得的g值偏小，可能的原因是_ A測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過(guò)緊 B擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了 C開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過(guò)遲按下 D實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次,B,(3)為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)l并測(cè)出相應(yīng)的周期T，從而得出一組對(duì)應(yīng)的l與T的數(shù)據(jù)，再以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該直線的斜率k.則重力加速度g_(用k表示),某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時(shí)擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長(zhǎng)l，通過(guò)改變擺線的長(zhǎng)度，測(cè)得6組l和對(duì)應(yīng)的周期T，畫(huà)出lT2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)如圖所示他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g_請(qǐng)你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將_(填“偏大”“偏小”或“相同”),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理,相同,1一位同學(xué)用單擺做測(cè)量重力速度的實(shí)驗(yàn)，他將擺掛起后，進(jìn)行了如下步驟： A測(cè)擺長(zhǎng)l：用米尺量出擺線的長(zhǎng)度； B測(cè)周期T：將擺球拉起，然后放開(kāi)，在擺球某次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)，同時(shí)將此次通過(guò)最低點(diǎn)作為第一次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，按秒表停止計(jì)時(shí)，讀出這段時(shí)間t，算出單擺的周期Tt/60. C將所測(cè)得的l和T代入單擺的周期公式 ，算出g，將它作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果寫(xiě)入報(bào)告中去 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(不要求進(jìn)行誤差計(jì)算),解析 A：用米尺量擺長(zhǎng)時(shí)，擺長(zhǎng)的下端從球心算起； B：Tt/29.5； C：g應(yīng)測(cè)量多次，然后取平均值做實(shí)驗(yàn)結(jié)果,2某同學(xué)測(cè)得g值比當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)值偏大，其原因可能是_ A測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)忘記加上小球半徑 B振幅過(guò)小 C將擺長(zhǎng)當(dāng)成了擺線長(zhǎng)和球直徑之和 D擺動(dòng)次數(shù)多記了一次 E小球不是在豎直平面內(nèi)擺動(dòng) F擺球質(zhì)量過(guò)大，空氣阻力影響所致,CDE,3在利用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，由單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式得到g42L/T2.只要測(cè)出多組單擺的擺長(zhǎng)L和運(yùn)動(dòng)周期T.作出T2L圖象，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣壤碚撋蟃2L圖象是一條過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，某同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖象如下圖所示,(1)造成圖象不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的原因是_； (2)由圖象求出的重力加速度g_m/s2.(取29.87),漏測(cè)小球半徑,9.87,4在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中： (1)下面所給器材中，選用哪些器材較好，請(qǐng)把所選用器材前的字母依次填寫(xiě)在題后的橫線上 A長(zhǎng)1 m左右的細(xì)線 B長(zhǎng)30 cm左右的細(xì)線 C直徑2 cm的鉛球 D直徑2 cm的鋁球 E秒表 F時(shí)鐘 G最小刻度是厘米的直尺 H最小刻度是毫米的直尺 所選用的器材是_ (2)實(shí)驗(yàn)時(shí)對(duì)擺線偏離豎直線的偏角要求是_,A、C、E、H,小于10,5(2013安徽理綜，21 ).根據(jù)單擺周期公式 ，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣热鐖D1所示，將細(xì)線的上端固定在鐵架臺(tái)上，下端系一小鋼球，就做成了單擺 (1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑，示數(shù)如圖2所示，讀數(shù)為_(kāi)mm.,18.6,(2)以下是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些做法，其中正確的有_ a擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長(zhǎng)一些 b擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的 c為了使擺的周期大一些，以方便測(cè)量，開(kāi)始時(shí)拉開(kāi)擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度 d拉開(kāi)擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5 ，在釋放擺球的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球回到開(kāi)始位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間間隔t即為單擺周期T e拉開(kāi)擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5 ，釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則單擺周期T t/50,abe,6某同學(xué)利用如圖所示的裝置測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葘?shí)驗(yàn)步驟如下：,A按裝置圖安裝好實(shí)驗(yàn)裝置 B用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑d C用米尺測(cè)量懸線的長(zhǎng)度l D讓小球在豎直平面內(nèi)小角度擺動(dòng)當(dāng)小球 經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，并計(jì)數(shù)為0，此后小 球每經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)一次，依次計(jì)數(shù)1、2、3.當(dāng) 數(shù)到20時(shí)，停止計(jì)時(shí)，測(cè)得時(shí)間為t E多次改變懸線長(zhǎng)度，對(duì)應(yīng)每個(gè)懸線長(zhǎng)度都 重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟C、D F計(jì)算出每個(gè)懸線長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的t2 G以t2為縱坐標(biāo)、l為橫坐標(biāo)，作出t2l圖線 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)，完成下列任務(wù)：,(1)用游標(biāo)為10分度(測(cè)量值可準(zhǔn)確到0.1 mm)的卡尺測(cè)量小球的直徑某次測(cè)量的示數(shù)如圖所示，讀出小球直徑d的值為_(kāi)cm.,(2)該同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)作出t2l圖線如圖所示根據(jù)圖線擬合得到方程t2404.0l3.5.由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_m/s2.(取29.86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字),1.52,9.