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實驗單擺周期與擺長的關(guān)系 實驗?zāi)康?1 用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?2 會使用秒表 實驗原理 當(dāng)單擺擺角很小 小于10 時 可看作簡諧運動 其固有周期為 由公式可得 故只要測定擺長l和單擺的周期T 即可算出重力加速度g 長約1米的 不可伸縮的 細(xì)線 小鐵球 鐵架臺 連鐵夾 米尺 游標(biāo)卡尺 秒表 實驗儀器 實驗步驟 1 在細(xì)線的一端打一個比小球上的孔徑稍大些的結(jié) 將細(xì)線穿過球上的小孔 制成一個單擺 2 將鐵夾固定在鐵架臺的上端 鐵架臺放在實驗桌邊 使鐵夾伸到桌面以外 把做好的單擺固定在鐵夾上 使擺球自由下垂 3 測量單擺的擺長l 用米尺測出懸點到球心間的距離 或用游標(biāo)卡尺測出擺球直徑2r 再用米尺測出從懸點至小球上端的懸線長l 則擺長l l r 4 把單擺從平衡位置拉開一個小角度 不大于5 使單擺在豎直平面內(nèi)擺動 用秒表測量單擺完成全振動30至50次所用的時間 求出完成一次全振動所用的平均時間 這就是單擺的周期T 6 變更擺長重做兩次 并求出三次所得的g的平均值 注意事項 1 選擇材料時應(yīng)選擇細(xì) 輕又不易伸長的線 長度一般在1m左右 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2cm 2 單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上 應(yīng)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5 可通過估算振幅的辦法掌握 4 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 5 計算單擺的振動次數(shù)時 應(yīng)以擺球通過最低位置時開始計時 以后擺球從同一方向通過最低位置時 進(jìn)行計數(shù) 且在數(shù) 零 的同時按下秒表 開始計時計數(shù) 數(shù)據(jù)處理方法 1 列表法 2 圖象法 T2 L 注意事項 1 細(xì)線不可伸縮 長度約1m 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2 2 單擺的上端不要卷在夾子上 而要用夾子加緊 以免單擺擺動時擺線滑動或者擺長改變 且l l d 2 3 最大擺角小于10 可用量角器測量 然后通過振幅來掌握 4 擺球擺動時要在同一個豎直平面內(nèi) 5 計算單擺的振動次數(shù)時 應(yīng)以擺球通過最低點時開始計時 思維 能力 訓(xùn)練 1 物體作自由落體運動 其他方法測定重力加速度 2 物體從光滑的斜面上由靜止下滑 3 物體靜止于水平面上 4 用打點計時器 5 用圓錐擺 6 滴水法測重力加速度 g 2H N 1 2 t2 例1 某同學(xué)在用單擺測定重力加速度的實驗中 測出幾組周期T和擺長L值后 在T2 L圖象中描繪出了相應(yīng)的點 如圖所示 試在圖中繼續(xù)完成T2 L圖象 由該圖象計算重力加速度的公式是 簡要說明公式中各物理量的意義 圖線的斜率所表示的物理意義 當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭值為 g值保留三位有效數(shù)字 2 某同學(xué)在用單擺測定重力加速度的實驗中 測量4種不同擺長情況單擺的振動周期 獲得4組數(shù)據(jù) 以T2為縱軸 l為橫軸作出的T2 l關(guān)系圖像如圖 根據(jù)此圖像回答問題 本實驗所使用的測量儀器有 本試驗依據(jù)的物理原理 秒表 米尺 游標(biāo)卡尺 4 2 g 9 86m s2 3 在做 用單擺測定重力加速度 的實驗中 有人提出以下幾點建議 A 適當(dāng)加長擺線B 質(zhì)量相同 體積不同的擺球 應(yīng)選用體積較大的C 單擺偏離平衡位置的角度不能太大D 單擺偏離平衡位置時開始計時 經(jīng)過一次全振動后停止計時 用此時間間隔作為單擺擺動的周期其中對提高測量結(jié)果精度有利的是 AC 解見下頁 解 根據(jù)單擺的周期公式 可得 從該公式可看出 增大擺長l 有利于減小誤差 提高測量結(jié)果精度 T對測量結(jié)果影響較大 采用累計法測量以減小誤差 故D無法提高測量結(jié)果精度 對B來說 由于球體積較大 空氣阻力也大 單擺振動次數(shù)少 不利于采用累計法測量周期 故B不利于提高測量結(jié)果精度 只有在小角度的情形下 單擺的周期才滿足 綜合上述 應(yīng)選擇A C 南京市07屆二模試卷12 2 12 2 用圖甲所示的實驗裝置演示單擺的振動圖象 細(xì)砂從擺動著的漏斗的底部均勻漏出 紙板勻速移動 移動方向與擺動方向垂直 漏在紙板上的細(xì)砂排成粗細(xì)變化的一條曲線 如圖乙所示 觀察這條曲線 找出其形態(tài)特征 并由此說明砂擺的擺動規(guī)律 要求列出兩條 為敘述方便 可在圖上標(biāo)注字母 形態(tài)特征 說明砂擺 形態(tài)特征 說明砂擺 整體上接近正弦 余弦 曲線 的擺動 接近于 是簡諧運動 粗細(xì)不均勻 擺動過程中速度變化 例2 現(xiàn)給定以下器材 A 閃光照相機B 秒表C 打點計時器D 交流電源4V 6VE 導(dǎo)線若干F 紙帶G 復(fù)寫紙H 鐵架臺I 游標(biāo)卡尺J 重物K 刻度尺L 直徑1cm鋼球M 1m長彈性細(xì)線N 照相底片設(shè)計兩個測當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的實驗方案 1 從給定器材中選 填器材前面的字母 作為實驗器材 2 需要測量的物理量是 3 用你測量出的物理量寫出重力加速度g的表達(dá)式 g