物理 《单摆》实验

五、学生实验：用单摆测定重力加速度glT2224Tlg得只要测出单摆的摆长L和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值，一、实验原理单摆做简谐运动时，其周期为：二、实验步骤1、做单摆：取约1米长的线绳栓位小钢球，然后固定在桌边的铁架台上。×二、实验步骤算出半径r，也准确到毫米2、测摆长：(1)用米尺量出悬线长L，准确到毫米(2)用游标卡尺测摆球直径摆长为L+rL051001二、实验步骤用秒表测量单摆的周期。3、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5o）放开它三、实验器材1、单摆组2、米尺3、游标卡尺4、秒表（停表）0510010312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213142分7.6秒秒表的读数0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213140312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分51.4秒秒表的读数二、实验步骤用秒表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期。3、测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度（＜5o）放开它T=t/n为了测量周期，摆球到达哪个位置的时刻作为计时开始与停止的时刻比较好？应以摆球经平衡位置计时开始与停止时刻4、求重力加速度：把测得的周期和摆长的数值代入公式，求出重力加速度g的值来。改变摆长，重做几次实验.计算出每次实验的重力加速度.最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重力加速度.5、多次测量求平均值：二、实验步骤1.04320.80.50l/mT2/s2思考：如果要求用图象法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？1、选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm；2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改变的现象；3、注意摆动时摆角不易过大，不能超过10º，以保证单摆做简谐运动；4、摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆；5、测量从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。6、为了减少偶然误差改变摆长，多次测量求平均值。四、注意事项1、在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是()A．摆球以选密度大，体积小的小球为好;B．摆长以0.25米为宜;C．摆角应小于10°;D．摆线的悬点要固定，才不会在摆动中出现移动或晃动;E．要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动;F．测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时.①A、B、C、D项正确②只有E、F项正确③ACDEF正确④都正确③课堂练习2、某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是()①摆球质量太大了；②量摆长时从悬点量到球的最下端；③摆角太大了（摆角仍小于10°）；④计算摆长时忘记把小球半径加进去；⑤计算周期时，将(n－1)次全振动误记为n次全振动.②⑤课堂练习√3、为了提高实验精度，在试验中可改变几次摆长L，测出相应的周期Ｔ，从而得出一组对应的L与T的数值，再以L为横坐标Ｔ２为纵坐标，将所得数据连成直线如下图所示，则测得的重力加速度g=。1.04320.80.50l/mT2/s29.86m/s2课堂练习B、C课堂练习4．（2010·青岛高二检测）关于摆的等时性及摆钟的发明，下列叙述符合历史事实的是（）A．单摆的等时性是由惠更斯首先发现的B．单摆的等时性是由伽利略首先发现的C．惠更斯首先将单摆的等时性用于计时，发明了摆钟D．伽利略首先发现了单摆的等时性，并把它用于计时5．单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型，其理想化条件是（）A．摆线质量不计B．摆线长度不伸缩C．摆球的直径比摆线长度短得多D．只要是单摆的运动就是一种简谐运动A、B、C6．周期为2s的摆叫秒摆，若要将秒摆的周期变为1s，下列措施可行的是（）A．将摆球的质量减半B．将振幅减半C．将摆长减半D．将摆长减为原来的1/4D7．（2010·湛江高二检测）做简谐运动的单摆，当所受回复力逐渐减小时，随之变小的物理量是（）A．摆线上的张力B．摆球所受的合力C．摆球的重力势能D．摆球的动能【解析】选C.回复力逐渐减小时，摆球的重力沿切线方向的分力减小，速度增大，动能增大，重力势能减小，向心力增大，张力增大.C8、有一单摆，其摆长l=1.02m,摆球的质量m=0.10kg，已知单摆做简谐运动，单摆振动30次用的时间t=60.8s，试求：(1)当地的重力加速度是多大？(2)如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？(1)当单摆做简谐运动时，其周期公式由此可得只要求出T值代入即可.因为所以lT=2,g224lg=,Tt60.8T==s=2.027s,n3000Tl=,Tl5、有一单摆，其摆长l=1.02m,摆球的质量m=0.10kg，已知单摆做简谐运动，单摆振动30次用的时间t=60.8s，试求：(1)当地的重力加速度是多大？(2)如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？(2)秒摆的周期是2s，设其摆长为l0，由于在同一地点重力加速度是不变的，根据单摆的振动规律有：故有：其摆长要缩短：Δl=l-l0=1.02m-0.993m=0.027m.单摆的能量单摆作简谐运动时的动能和重力势能在发生相互转化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。小球摆动到最高点时的重力势能最大，动能最小；平衡位置时的动能最大，重力势能最小。若取最低点为零势能点，小球摆动的机械能等于最高点时的重力势能，也等于平衡位置时的动能最大。如何理解单摆的周期公式秒摆:周期为2s的单摆为秒摆。试计算出秒摆的摆长？（g=9.8m/s2)答案：0.9939m约为1m如何理解单摆的周期公式glT2重力加速度g:由单摆所在的空间位置决定。纬度越低，高度越高，g值就越小。不同星球上g值也不同。如何理解单摆的周期公式glT2重力加速度g还由单摆系统的运动状态决定。系统处于超重状态时，重力加速度的等效值g`=g+a系统处于失重状态时，重力加速度的等效值g`=g-a系统处于完全失重时（如在轨道卫星内）g`=0，摆球不摆动课堂练习在一加速系统中有一摆长为L的单摆。（1）当加速系统以加速度a竖直向上做匀加速运动时，单摆的周期多大？若竖直向下加速呢？（2）当加速系统在水平方向以加速度a做加速直线运动时，单摆的周期多大？如何理解单摆的周期公式glT2摆长L:摆球重心到摆动圆弧圆心的距离不一定是摆线的长如何理解单摆的周期公式如图，摆球可视为质点，各段绳长均为L，甲、乙摆球做垂直纸面的小角度摆动，丙图中球在纸面内做小角度的摆动，O`为垂直纸面的钉子，而且OO`=L/3，求各摆的周期。ααααLLLLLOO`L/3L甲乙丙如何理解单摆的周期公式如图为半径很大的光滑凹形槽，将有一小球从A点由静止释放。小球将做什么运动？θLO求运动的周期？A