2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊人教版物理 第二章 機械振動 第5節(jié) 實驗-用單擺測量重力加速度

1.實驗思路由單擺周期公式可得g=

,如果測出單擺的擺長l、周期T,就可以求出當?shù)氐闹亓铀俣取?.實驗器材鐵架臺(含鐵夾)、金屬小球(上面有一個通過球心的小孔)、停表、細線(長1m左右)、刻度尺(分度值為1mm)、游標卡尺。5

實驗:用單擺測量重力加速度必備知識清單破1|用單擺測量重力加速度知識點3.實驗步驟制作單擺(1)讓細線的一端穿過小球的小孔,然后打一個比孔徑稍大一些的結(jié);(2)把細線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上,并把鐵架臺放在實驗桌邊,使鐵夾伸到桌面以外,讓擺球自由下垂,在單擺平衡位置處做上標記測量擺長用刻度尺量出懸掛點與小球上端之間的距離(擺線長)l‘,用游標卡尺測量出擺球的直徑D,則單擺的擺長l=l'+

測量周期將單擺從平衡位置拉開一個角度,且滿足偏角小于5°,然后由靜止釋放擺球,當擺球擺動穩(wěn)定后,通過平衡位置時用停表開始計時,測量30~50次全振動的時間,計算出單擺的運動周期重復(fù)實驗將單擺的擺長變短或變長,重復(fù)實驗三次,測出相應(yīng)的擺長l和周期T1.測量單擺的擺長時,能否在細線固定前測量擺線的長度?2.實驗中測出小球經(jīng)過最低點30次的總時間t,周期是T=

嗎?3.若將單擺放入繞地球穩(wěn)定飛行的宇宙飛船中,還能利用單擺測出飛船軌道處的重力加速

度嗎?4.某同學(xué)做實驗時,在擺球擺動的過程中,擺線的固定點出現(xiàn)松動,但該同學(xué)并未發(fā)現(xiàn),這將

會導(dǎo)致所測重力加速度的數(shù)值偏小還是偏大?知識辨析一語破的1.不能。應(yīng)先將細線固定在懸點,讓擺球自由下垂,然后再測量擺線的長度。2.不是。在小球經(jīng)過最低點時開始計時,小球通過最低點30次,經(jīng)歷15次全振動,則周期為T

=

。3.不能。宇宙飛船中的擺球處于完全失重狀態(tài),不能在豎直平面內(nèi)來回擺動,因此無法利用

單擺測量重力加速度。4.偏小。擺線的固定點松動,會導(dǎo)致擺長變長,擺長的測量值偏小,根據(jù)g=

可知所測重力加速度g偏小。1.數(shù)據(jù)處理(1)公式法:每改變一次擺長,將相應(yīng)的l和T代入公式g=

中求出g值,最后求出g的平均值。(2)圖像法:由T=2π

得T2=

l,作出T2-l圖像,即以T2為縱軸,以l為橫軸,如圖所示,其斜率k=

,由圖線的斜率即可求出重力加速度g。關(guān)鍵能力定點破|實驗數(shù)據(jù)處理和誤差分析定點注意

(1)選擇擺線時應(yīng)選擇細而不易伸長的線,長度一般為1m左右。小球應(yīng)選用質(zhì)量

大、體積小的。(2)擺球擺動時擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)很小(小于5°)。(3)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。(4)擺長l=l'+

,不要忘記小球半徑。(5)測單擺的周期時,應(yīng)從擺球通過最低點時開始計時,擺球從同一方向通過最低點時計數(shù),

改變擺長多測幾組數(shù)據(jù)。2.誤差分析(1)單擺的振動不是簡諧運動而引起的誤差①單擺不在同一豎直平面內(nèi)振動而成為圓錐擺;②振幅過大。(2)測定擺長時引起的誤差①未掛擺球測定擺線長或漏加小球的半徑;②測擺長時擺線拉得過緊或以擺球的直徑與擺線長之和作為擺長;③懸點未固定好,振動過程中出現(xiàn)松