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歡迎進(jìn)入物理課堂 用單擺測(cè)定重力加速度 一 學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn) 用單擺測(cè)定重力加速度 二 實(shí)驗(yàn)思考題 1 用單擺測(cè)量重力加速度是根據(jù)什么物理原理 重力加速度的計(jì)算式是怎樣的 2 該實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量哪些量 各用什么測(cè)量工具 讀數(shù)各有幾位數(shù)字 計(jì)算出來的重力加速度是幾位有效數(shù)字 三位 3 單擺應(yīng)選用什么樣的球 什么樣的線 線長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)在什么范圍內(nèi) 小于100cm 4 怎樣保證小球的擺動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 小球擺成圓錐擺 對(duì)周期有什么影響 5 測(cè)量擺長(zhǎng)用什么測(cè)量工具 有必要用卡尺或千分尺嗎 6 怎樣測(cè)量單擺周期 從何處開始計(jì)時(shí) 到何處停止計(jì)時(shí) 測(cè)30 50個(gè)周期有什么好處 7 秒表怎樣讀數(shù) 短針怎樣讀數(shù) 長(zhǎng)針怎樣讀數(shù) 要不要估讀 秒表奇數(shù)位與偶數(shù)位的刻度不連續(xù)是怎么回事 8 刻度尺長(zhǎng)度只有30cm 怎樣測(cè)重力加速度 三 解答實(shí)驗(yàn)思考題 并做總結(jié) 1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣? 實(shí)驗(yàn)原理 單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí) 其周期為 故有 因此測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)和振動(dòng)周期T 就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊臄?shù)值 3 實(shí)驗(yàn)器材 帶孔小鋼球一個(gè) 約1m長(zhǎng)的線繩一條 鐵架臺(tái) 米尺 秒表 游標(biāo)卡尺 4 實(shí)驗(yàn)步驟 做單擺 取約1米長(zhǎng)的線繩穿過帶孔的小鋼球 并打一個(gè)比小孔大一些的結(jié) 然后拴在桌邊的支架上 用米尺量出懸線長(zhǎng)l 準(zhǔn)確到毫米 用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直徑 算出半徑r 也準(zhǔn)確到毫米 則擺長(zhǎng)為l r 注意懸線長(zhǎng)即擺繩長(zhǎng)的量法 把單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度放開它 用秒表測(cè)量單擺完成30次全振動(dòng) 或50次 所用的時(shí)間 求出完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間 這個(gè)平均時(shí)間就是單擺的周期 反復(fù)測(cè)量三次 再算出測(cè)得周期數(shù)值的平均值 把測(cè)得的周期 用平均值 和擺長(zhǎng)的數(shù)值代入公式 求出重力加速度g的值來 5 注意事項(xiàng) 選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)輕又不易伸長(zhǎng)的線 長(zhǎng)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 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(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑 擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象 注意擺動(dòng)時(shí)擺角不能過大 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 測(cè)量就從球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí) 因?yàn)樵诖宋恢脭[球速度最大 易于分辨小球過此位置的時(shí)刻 第二課時(shí) 實(shí)驗(yàn)操作課 一 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)二 相關(guān)練習(xí)題例1 測(cè)定重力加速度時(shí) 擺球就選用 擺線宜選用 測(cè)擺線的長(zhǎng)度用 要求準(zhǔn)確到 測(cè)小球直徑用 要求準(zhǔn)確到 測(cè)量擺動(dòng)30 50次時(shí)間用 此外 還需要配備和 例2 某同學(xué)測(cè)定的g的數(shù)值比當(dāng)?shù)毓J(rèn)值大 造成的原因可能是 擺球質(zhì)量太大了 擺長(zhǎng)太長(zhǎng)了 擺角太大了 擺角仍小于10 量擺長(zhǎng)時(shí)從懸點(diǎn)量到球的最下端 計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)忘記把小球半徑加進(jìn)去 擺球不是在豎直平面內(nèi)做簡(jiǎn)諧振動(dòng) 而是做圓錐擺運(yùn)動(dòng) 計(jì)算周期時(shí) 將 n 1 次全振動(dòng)誤記為n次全振動(dòng) 例3 為了提高周期的測(cè)量精度 下列哪些做法是可取的 A 用秒表直接測(cè)量一次全振動(dòng)的時(shí)間 B 用秒表測(cè)30至50次人振動(dòng)的時(shí)間 計(jì)算出平均周期 C 在平衡位置啟動(dòng)秒表和結(jié)束計(jì)時(shí) D 在最大位移處啟動(dòng)秒表和結(jié)束計(jì)時(shí) E 用秒表測(cè)100次全振動(dòng)時(shí)間 計(jì)算平均周期 F 在平衡位置啟動(dòng)秒表 并開始計(jì)算 當(dāng)擺球第30次經(jīng)過平衡位置時(shí)制動(dòng)秒表 若讀數(shù)為t 則T t 30 例4 某同學(xué)在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中 測(cè)量5種不同擺長(zhǎng)情況下單擺的振動(dòng)周期 記錄結(jié)果見下表 以l為橫坐標(biāo) T2為縱坐標(biāo) 作出T2 l圖線 并利用此圖線求出重力加速度 解析 由單擺周期公式T 可得T2 4 2l g所以T2 l圖線是過坐標(biāo)原點(diǎn)的一條直線 直線的斜率是k 4 2 g 所以g 4 2 k 做出的具體圖像如圖7 6 1所示 求得直線斜率k 4 00 故g 4 2 k 4 2 4 2 3 14 2 9 86m s2 例5 一位同學(xué)用單擺做測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn) 他將擺球掛起后 進(jìn)行了如下步驟 A 測(cè)擺長(zhǎng)l 用米尺量出擺線的長(zhǎng)度 B 測(cè)周期T 將擺球拉起 然后放開 在擺球某次通過最低點(diǎn)時(shí) 按下秒表開始計(jì)時(shí) 同時(shí)將此次通過最低點(diǎn)作為第一次 接著一直數(shù)到擺球第60次通過最低點(diǎn)時(shí) 按秒表停止計(jì)時(shí) 讀出這段時(shí)間t 算出單擺周期為T t 60 C 將所測(cè)得的l和T代入單擺的周期公式T 算出g 將它作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果寫入報(bào)告中去 指出上面步驟中遺漏或錯(cuò)誤的地方 定出該步驟字母 并加以改正 不要求進(jìn)行誤差計(jì)算 解析 根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和內(nèi)容知 A 擺長(zhǎng)應(yīng)由懸點(diǎn)測(cè)到小球的球心 所以此步應(yīng)加上 要用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑d 擺長(zhǎng)l等于擺線長(zhǎng)加d 2 B 在擺球某次通過最低點(diǎn) 按下秒表開始計(jì)算時(shí)間 同時(shí)將此次為第一次通過最低點(diǎn) 到60次通過最低停表時(shí) 實(shí)際經(jīng)過了59個(gè)二分之一周期 故應(yīng)改為T t 29 5 C g測(cè)得一組數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確 應(yīng)多測(cè)幾組 應(yīng)改為g應(yīng)測(cè)量多次 取g的平均值做為實(shí)驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全