實驗13探究單擺的運動用單擺測定重力加速度.ppt

實驗十三 探究單擺的運動 用單擺測 定重力加速度,一、實驗目的 1學會用單擺測定當地的重力加速度 2能正確熟練地使用秒表,三、實驗器材 帶孔小鋼球一個、細絲線一條(長約1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游標卡尺、帶鐵夾的鐵架臺 四、實驗步驟 1做單擺 取約1 m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，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，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂,六、注意事項 1選擇材料時應選擇細、輕又不易伸長的線，長度一般在 1 m左右，小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過 2 cm. 2單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象,3注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過10.可通過估算振幅的辦法掌握 4擺球振動時，要使之保持在同一個豎直平面內，不要形成圓錐擺 5計算單擺的振動次數時，應從擺球通過最低位置時開始計時，為便于計時，可在擺球平衡位置的正下方作一標記以后擺球每次從同一方向通過最低位置時進行計數，且在數“零”的同時按下秒表，開始計時計數,七、誤差分析 1系統(tǒng)誤差 主要來源于單擺模型本身是否符合要求即：懸點是否固定，擺球是否可看做質點，球、線是否符合要求，擺動是圓錐擺還是在同一豎直平面內振動以及測量哪段長度作為擺長等只要注意了上面這些問題，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠小于偶然誤差而達到忽略不計的程度,2偶然誤差 主要來自時間(即單擺周期)的測量上因此，要注意測準時間(周期)要從擺球通過平衡位置開始計時，并采用倒計時計數的方法，即4，3，2，1，0，1，2，在數“零”的同時按下秒表開始計時不能多計或漏計振動次數為了減小偶然誤差，應進行多次測量后取平均值,八、實驗改進 將單擺改為雙線擺，如圖所示，以防止單擺在擺動過程中形成圓錐擺,某同學在做“利用單擺測重力加速度”的實驗時，先測得擺線長為101.00 cm，擺球直徑為2.00 cm，然后用秒表記錄了單擺振動50次所用的時間為101.5 s，則 (1)他測得的重力加速度g_m/s2.,實驗原理和實驗誤差,9.76,(2)他測得的g值偏小，可能的原因是_ A測擺線長時擺線拉得過緊 B擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了 C開始計時時，秒表過遲按下 D實驗中誤將49次全振動數為50次,B,(3)為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長l并測出相應的周期T，從而得出一組對應的l與T的數據，再以l為橫坐標、T2為縱坐標將所得數據連成直線，并求得該直線的斜率k.則重力加速度g_(用k表示),某同學利用單擺測定當地重力加速度，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點到球心的距離當作擺長l，通過改變擺線的長度，測得6組l和對應的周期T，畫出lT2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點，坐標如圖所示他采用恰當的數據處理方法，則計算重力加速度的表達式應為g_請你判斷該同學得到的實驗結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”),實驗數據的處理,相同,1一位同學用單擺做測量重力速度的實驗，他將擺掛起后，進行了如下步驟： A測擺長l：用米尺量出擺線的長度； B測周期T：將擺球拉起，然后放開，在擺球某次通過最低點時，按下秒表開始計時，同時將此次通過最低點作為第一次，接著一直數到擺球第60次通過最低點時，按秒表停止計時，讀出這段時間t，算出單擺的周期Tt/60. C將所測得的l和T代入單擺的周期公式 ，算出g，將它作為實驗的最后結果寫入報告中去 指出上面步驟中遺漏或錯誤的地方，寫出該步驟的字母，并加以改正(不要求進行誤差計算),解析 A：用米尺量擺長時，擺長的下端從球心算起； B：Tt/29.5； C：g應測量多次，然后取平均值做實驗結果,2某同學測得g值比當地標準值偏大，其原因可能是_ A測量擺長時忘記加上小球半徑 B振幅過小 C將擺長當成了擺線長和球直徑之和 D擺動次數多記了一次 E小球不是在豎直平面內擺動 F擺球質量過大，空氣阻力影響所致,CDE,3在利用單擺測定重力加速度的實驗中，由單擺做簡諧運動的周期公式得到g42L/T2.只要測出多組單擺的擺長L和運動周期T.作出T2L圖象，就可以求出當地的重力加速度理論上T2L圖象是一條過坐標原點的直線，某同學根據實驗數據作出的圖象如下圖所示,(1)造成圖象不過坐標原點的原因是_； (2)由圖象求出的重力加速度g_m/s2.(取29.87),漏測小球半徑,9.87,4在“用單擺測定重力加速度”的實驗中： (1)下面所給器材中，選用哪些器材較好，請把所選用器材前的字母依次填寫在題后的橫線上 A長1 m左右的細線 B長30 cm左右的細線 C直徑2 cm的鉛球 D直徑2 cm的鋁球 E秒表 F時鐘 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)實驗時對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 ).根據單擺周期公式 ，可以通過實驗測量當地的重力加速度如圖1所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺 (1)用游標卡尺測量小鋼球直徑，示數如圖2所示，讀數為_mm.,18.6,(2)以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有_ a擺線要選擇細些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些 b擺球盡量選擇質量大些、體積小些的 c為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度 d拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5 ，在釋放擺球的同時開始計時，當擺球回到開始位置時停止計時，此時間間隔t即為單擺周期T e拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5 ，釋放擺球，當擺球振動穩(wěn)定后，從平衡位置開始計時，記下擺球做50次全振動所用的時間t，則單擺周期T t/50,abe,6某同學利用如圖所示的裝置測量當地的重力加速度實驗步驟如下：,A按裝置圖安裝好實驗裝置 B用游標卡尺測量小球的直徑d C用米尺測量懸線的長度l D讓小球在豎直平面內小角度擺動當小球 經過最低點時開始計時，并計數為0，此后小 球每經過最低點一次，依次計數1、2、3.當 數到20時，停止計時，測得時間為t E多次改變懸線長度，對應每個懸線長度都 重復實驗步驟C、D F計算出每個懸線長度對應的t2 G以t2為縱坐標、l為橫坐標，作出t2l圖線 結合上述實驗，完成下列任務：,(1)用游標為10分度(測量值可準確到0.1 mm)的卡尺測量小球的直徑某次測量的示數如圖所示，讀出小球直徑d的值為_cm.,(2)該同學根據實驗數據，利用計算機作出t2l圖線如圖所示根據圖線擬合得到方程t2404.0l3.5.由此可以得出當地的重力加速度g_m/s2.(取29.86，結果保留3位有效數字),1.52,9.