2024版高中同步新教材選擇性必修第一冊(cè)人教版物理 第二章 機(jī)械振動(dòng) 第5節(jié) 實(shí)驗(yàn)-用單擺測(cè)量重力加速度

1.實(shí)驗(yàn)思路由單擺周期公式可得g=

,如果測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)l、周期T,就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?.實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(含鐵夾)、金屬小球(上面有一個(gè)通過(guò)球心的小孔)、停表、細(xì)線(長(zhǎng)1m左右)、刻度尺(分度值為1mm)、游標(biāo)卡尺。5

實(shí)驗(yàn):用單擺測(cè)量重力加速度必備知識(shí)清單破1|用單擺測(cè)量重力加速度知識(shí)點(diǎn)3.實(shí)驗(yàn)步驟制作單擺(1)讓細(xì)線的一端穿過(guò)小球的小孔,然后打一個(gè)比孔徑稍大一些的結(jié);(2)把細(xì)線的上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,讓擺球自由下垂,在單擺平衡位置處做上標(biāo)記測(cè)量擺長(zhǎng)用刻度尺量出懸掛點(diǎn)與小球上端之間的距離(擺線長(zhǎng))l‘,用游標(biāo)卡尺測(cè)量出擺球的直徑D,則單擺的擺長(zhǎng)l=l'+

測(cè)量周期將單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度,且滿足偏角小于5°,然后由靜止釋放擺球,當(dāng)擺球擺動(dòng)穩(wěn)定后,通過(guò)平衡位置時(shí)用停表開始計(jì)時(shí),測(cè)量30~50次全振動(dòng)的時(shí)間,計(jì)算出單擺的運(yùn)動(dòng)周期重復(fù)實(shí)驗(yàn)將單擺的擺長(zhǎng)變短或變長(zhǎng),重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次,測(cè)出相應(yīng)的擺長(zhǎng)l和周期T1.測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)時(shí),能否在細(xì)線固定前測(cè)量擺線的長(zhǎng)度?2.實(shí)驗(yàn)中測(cè)出小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)30次的總時(shí)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(cè)出飛船軌道處的重力加速

度嗎?4.某同學(xué)做實(shí)驗(yàn)時(shí),在擺球擺動(dòng)的過(guò)程中,擺線的固定點(diǎn)出現(xiàn)松動(dòng),但該同學(xué)并未發(fā)現(xiàn),這將

會(huì)導(dǎo)致所測(cè)重力加速度的數(shù)值偏小還是偏大?知識(shí)辨析一語(yǔ)破的1.不能。應(yīng)先將細(xì)線固定在懸點(diǎn),讓擺球自由下垂,然后再測(cè)量擺線的長(zhǎng)度。2.不是。在小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),小球通過(guò)最低點(diǎn)30次,經(jīng)歷15次全振動(dòng),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(lái)回?cái)[動(dòng),因此無(wú)法利用

單擺測(cè)量重力加速度。4.偏小。擺線的固定點(diǎn)松動(dòng),會(huì)導(dǎo)致擺長(zhǎng)變長(zhǎng),擺長(zhǎng)的測(cè)量值偏小,根據(jù)g=

可知所測(cè)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(zhǎng),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(diǎn)破|實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析定點(diǎn)注意

(1)選擇擺線時(shí)應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長(zhǎng)的線,長(zhǎng)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(dòng)時(shí)擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)很小(小于5°)。(3)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。(4)擺長(zhǎng)l=l'+

,不要忘記小球半徑。(5)測(cè)單擺的周期時(shí),應(yīng)從擺球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),擺球從同一方向通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)計(jì)數(shù),

改變擺長(zhǎng)多測(cè)幾組數(shù)據(jù)。2.誤差分析(1)單擺的振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)而引起的誤差①單擺不在同一豎直平面內(nèi)振動(dòng)而成為圓錐擺;②振幅過(guò)大。(2)測(cè)定擺長(zhǎng)時(shí)引起的誤差①未掛擺球測(cè)定擺線長(zhǎng)或漏加小球的半徑;②測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過(guò)緊或以擺球的直徑與擺線長(zhǎng)之和作為擺長(zhǎng);③懸點(diǎn)未固定好,振動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)松