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1、第五課時 用單擺測定重力加速度
課前預(yù)習(xí)
情景素材
小明想用單擺測當(dāng)?shù)刂亓铀俣?他想用(不易伸長的細線約1 m)中心有孔的重球組成了一個單擺該如何操作,怎樣求出g.還需哪些器材?
簡答:單擺的擺角很小(不超過10°)時,其擺動可以看作為簡諧運動,其振動周期為:T=,其中l(wèi)為擺長,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,由此可得g=,據(jù)此,只要測出擺長l和周期T,就可計算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的數(shù)值.
所需器材:
鐵架臺及鐵夾,機械秒表,米尺和游標(biāo)卡尺.
操作步驟:
(1)讓線的一端穿過小球的小孔,然后打一個線結(jié),做成單擺.如圖1-5-1所示.
圖1-5-1
(2)把線的上端用鐵夾固定在鐵
2、架臺上,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,在單擺平衡位置處作上標(biāo)記,如圖1-5-1所示.
(3)用米尺量出擺線長度l′,精確到mm,用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑,即得出小球半徑r,也精確到mm,計算出擺長l=l′+r.
(4)把單擺從平衡位置處拉開一個很小的角度(不超過10°),然后放開小球,讓小球擺動,待擺動平穩(wěn)后測出單擺完成30—50次全振動所用的時間t,計算出小球完成一次全振動所用時間,這個時間就是單擺的振動周期,即T=(N為全振動的次數(shù)).
(5)根據(jù)單擺振動周期公式T=,計算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋篻=.
(6)改變擺長,重做幾次實驗,計算出每次實驗的重力加速度值,求出它們的平均值,即為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?
知識預(yù)覽
實驗操作需注意以下幾點:
①實驗所用的單擺應(yīng)符合理論要求,即:線要細線且彈性要小,擺球用密度和質(zhì)量較大的小球,并且要在擺角不超過10°的情況下進行實驗;
②要使單擺在豎直平面內(nèi)振動,不能使其形成圓錐擺,方法是擺球拉到一定位置后由靜止釋放;
③測量擺長時,用毫米刻度尺從懸點一直量到球心;
④測單擺周期時,應(yīng)從擺球通過平衡位置開始計時,并且采用倒數(shù)到0開始計時的方法,4、3、2、1、0、1、2、3、…,在數(shù)“0”的同時按下秒表開始計時計數(shù);
⑤要注意進行多次測量,并取平均值.