高中物理17个实验课件：07用单摆测重力加速度7

专题复习物理学生实验（七）【实验目的】【实验原理】【实验器材】【实验内容】【注意事项】【实验练习】【误差分析】单摆单摆单摆单摆用单摆测定重力加速度实验原理AOBQglT2周期公式：g=42L/T2P单摆的回复力BAOTGG2G1Q10°的条件下：F回=mgXL位移方向与回复力方向相反F回=mgLX–F回=-kxk=mgL常数大小：F回＝Gsin=mgsin停表的使用和读数：注意：当内侧分针没有超过半格时，外侧秒针读小于30的数字；停表的读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和。机械式停表只能精确到0.1s，读数时不需估读。超过半格时，外侧秒针读大于30的数字。带孔小钢球一个，约1m长的细线一条，铁架台，米尺，停表，游标卡尺；【实验器材】【实验步骤】(1)取约1m长的细线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后拴在桌边的支架上，如图所示。(2)用米尺量出悬线长L；用游标卡尺测摆球直径，算出半径r。则单摆的摆长为L＋r。(3)把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过10º)，然后放开小球让它摆动，用停表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间，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。(5)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。(4)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。g=42L/T2【注意事项】(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)测量应在摆球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辩小球过此位置的时刻；(6)测量单摆的振长时应使摆球处于自然下垂状态，用米尺测量出摆线的长度，再用游标卡尺测出摆球的直径，然后算出摆长。①本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，是单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动，以及测量哪段长度作为摆长等等。只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度。②本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此，要注意测准时间(周期)。要从摆球经过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值。③本实验中长度(摆线长、摆球的直径)的测量值，读数读到毫米位即可(即使用卡尺测摆球直径也只需读到毫米位)。时间的测量中，停表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可。【误差分析】为了提高周期的测量精度，下列哪些做法是可取的：A．用秒表直接测量一次全振动的时间；B．用秒表测30至50次全振动的时间，计算出平均周期；C．在平衡位置启动停表和结束计时；D．在最大位移处启动停表和结束计时；E．用秒表测100次全振动时间，计算平均周期；F．在平衡位置启动停表，并开始计算，当摆球第30次经过平衡位置时制动停表，若读数为t，则T＝t/30。例题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．摆球以选密度最大，重量大的小球为好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，方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①只有A、B、C、D项正确②只有E、F项正确③只有ACDEF正确④都正确答案：③例题2√√√√√×如图所示，两根等长的轻绳同悬于同一点O，下端各系住一个大小相同的小球A、B且mA＜mB，现将A球向左拔开一个小角θ(θ＜10º)，然后静止释放，两球在最低点发生无机械能损失的碰撞，则它们第二次相碰的位置(空气阻力不计)（）A．发生在Ｏ点正下方B．发生在O点正下方偏左C．发生在O点正下方偏右D．不发在O点正下方偏左答案：ADABO例题38、在《用单摆测定重力加速度》的实验中，以下各实验步骤中有错误的是（）A．在未悬挂好摆球之前先测好摆长B．测得的摆长为10cmC．将摆球拉离平衡位置，最大偏角小于10º，让摆球在竖直平面内振动D．当摆球第一次通过平衡位置时开始计时，以后摆球每经过平衡位置都计数，数到30时停止计时，所测时间即为单摆振动30个周期的时间参考答案：ABD例题4