第1章 5 學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)定重力加速度

1、.5學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)定重力加速度一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠脝螖[測(cè)定重力加速度g.二、實(shí)驗(yàn)原理由單擺的周期公式T2 ，可得g.所以，只要測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)l和周期T，就能算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭.三、實(shí)驗(yàn)器材長(zhǎng)約1 m的細(xì)線有小孔的擺球兩個(gè)帶鐵夾的鐵架臺(tái)停表游標(biāo)卡尺米尺一、實(shí)驗(yàn)步驟1讓細(xì)線的一端穿過(guò)擺球的小孔，然后打一個(gè)比小孔大的線結(jié)線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂2用米尺量出懸線長(zhǎng)度l，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出擺球的直徑d，擺長(zhǎng)ll.3把單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)很小的角度不超過(guò)5°后釋放為了使擺球只在一個(gè)豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，釋放擺球時(shí)不要發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使單擺做簡(jiǎn)

2、諧運(yùn)動(dòng)從擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)，數(shù)出以后擺球通過(guò)平衡位置的次數(shù)n，用停表記下所用的時(shí)間t，那么單擺振動(dòng)的周期T.要使擺球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，選用的懸線應(yīng)細(xì)、質(zhì)量小，且不易伸長(zhǎng)4根據(jù)單擺的周期公式，計(jì)算出重力加速度5變更擺長(zhǎng)，重做幾次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度值二、數(shù)據(jù)處理1把測(cè)得的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入下表中，求出幾次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的平均值，即可看做本地區(qū)的重力加速度.實(shí)驗(yàn)次數(shù)ldlntg123g1，g2，g32可以多做幾次實(shí)驗(yàn)，由幾組l、T值作出T2l圖像，利用圖像的斜率，算出重力加速度g值三、誤差分析1本實(shí)驗(yàn)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，是單擺還

3、是復(fù)擺球、線是否符合要求，振動(dòng)是圓錐擺還是同一豎直平面內(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)遠(yuǎn)小于偶爾誤差，到達(dá)忽略不計(jì)的程度2本實(shí)驗(yàn)偶爾誤差主要來(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)場(chǎng)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)為了減小偶爾誤差，進(jìn)展屢次測(cè)量后取平均值3本實(shí)驗(yàn)中長(zhǎng)度擺線長(zhǎng)、擺球的直徑的測(cè)量，讀數(shù)讀到毫米位即可即使用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直徑也只需讀到毫米位，時(shí)間的測(cè)量中，秒表讀數(shù)的有效數(shù)字的末位在“秒的非常位即可，秒表讀數(shù)不需要估讀四、本卷須知1選材擺線應(yīng)選擇細(xì)、輕且不易伸長(zhǎng)的線長(zhǎng)度為1 m左右

4、；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 cm2操作單擺懸線的上端應(yīng)當(dāng)固定結(jié)實(shí)，不可隨意卷在鐵架臺(tái)的橫桿上，以免擺動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)改變；注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的角度不超過(guò)5°；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3周期的測(cè)量用停表測(cè)出單擺做n3050次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，那么周期T.測(cè)量時(shí)應(yīng)以擺球通過(guò)最低位置時(shí)開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)，并且開(kāi)場(chǎng)計(jì)時(shí)時(shí)數(shù)“零，以后擺球每從同一方向通過(guò)最低位置時(shí)計(jì)數(shù)一次實(shí)驗(yàn)探究1對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理，計(jì)算重力加速度2019·北京高考用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖1­5­1所示圖1­5­

5、;11測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的間隔 擺長(zhǎng)L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，那么重力加速度g_用L、n、t表示2下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做了部分計(jì)算處理.組次123擺長(zhǎng)L/cm80.0090.00100.0050次全振動(dòng)時(shí)間t/s90.095.5100.5振動(dòng)周期T/s1.801.91重力加速度g/m·s29.749.73請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T_ s，g_ m/s2.【解析】1根據(jù)單擺的周期公式T2可得g.2第三組實(shí)驗(yàn)中，周期T2.01 s，由加速度公式g，代入數(shù)據(jù)得g9.76 m/s2.【答案】122.019.76實(shí)驗(yàn)探究2如何進(jìn)步實(shí)驗(yàn)精度在“用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，以下措施中可以進(jìn)步實(shí)驗(yàn)精度的是A選細(xì)線做為擺線B單擺擺動(dòng)時(shí)保持?jǐn)[線在同一豎直平面內(nèi)C拴好擺球后，令其自然下垂時(shí)測(cè)量線長(zhǎng)為擺長(zhǎng)D計(jì)時(shí)起止時(shí)刻，選在最大擺角處E計(jì)時(shí)初始時(shí)刻應(yīng)選在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)【解析】為減小空氣阻力的影響，應(yīng)選細(xì)線做為擺線，A正確；由于單擺與圓錐擺的周期不同，本實(shí)驗(yàn)是利用單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期公式T2測(cè)量g，所以單擺擺動(dòng)時(shí)必須保持?jǐn)[線在同一豎直平面內(nèi)，不能形成圓錐擺，B正確；由于細(xì)線有伸縮性，所以應(yīng)拴好擺球后，令其自然下垂時(shí)測(cè)量懸點(diǎn)到