《5.学生实验：用单摆测定重力加速度.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5.学生实验：用单摆测定重力加速度.ppt（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第一章第一章 第5节 利用单摆测重力加速度一、实验目的：一、实验目的：用单摆测定当地的重力加速度用单摆测定当地的重力加速度 二二、实验原理：、实验原理：根据单摆周期公式根据单摆周期公式 ，在它近似适用的范围，在它近似适用的范围内，有内，有g=42L/T2，通过实验方法测出摆长，通过实验方法测出摆长L和周期和周期T，即，即可计算得知当地的重力加速度可计算得知当地的重力加速度g的值。的值。三、实验器材：三、实验器材：铁架台（铁夹）、铁架台（铁夹）、长约长约1m的细线、的细线、有小孔的金属小球、有小孔的金属小球、米尺、米尺、游标卡尺、游标卡尺、停表。停表。四、实验步骤：四、实验步骤：让细线穿过球上小
2、孔，在细线一端打一个比孔大一些的线结，制成一个单摆。让细线穿过球上小孔，在细线一端打一个比孔大一些的线结，制成一个单摆。把线的另一端用铁夹固定在铁架台上端，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸把线的另一端用铁夹固定在铁架台上端，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂。到桌面以外，让摆球自由下垂。用米尺测量悬线长用米尺测量悬线长L0，用游标卡尺测出摆球的直径，用游标卡尺测出摆球的直径d，则摆长，则摆长L=L0+d/2。把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度（不超过把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度（不超过5）后释放它。为了使摆球只）后释放它。为了使摆球只在一个竖直平面内摆动，释放摆球时不
3、要发生旋转，使单摆做简谐运动。从摆在一个竖直平面内摆动，释放摆球时不要发生旋转，使单摆做简谐运动。从摆球通过平衡位置时开始计时，测出单摆全振动球通过平衡位置时开始计时，测出单摆全振动30-50次的时间，求出一次全振动次的时间，求出一次全振动的平均时间，即单摆的周期的平均时间，即单摆的周期T。根据根据 g=42L/T2，求出重力加速度，求出重力加速度g的值，完成下面的表格。的值，完成下面的表格。改变摆长，重复改变摆长，重复到到步骤求出重力加速度的平均值步骤求出重力加速度的平均值也可绘也可绘T2L图像，利用图像，利用g=42/k计算（计算（k为图线的斜率）为图线的斜率）五、注意事项：五、注意事项：
4、构成单摆的条件：构成单摆的条件：摆线应选择细而摆线应选择细而 （长度约（长度约1m 左右）左右）.小球应小球应选用选用 的金属球（直径最好不超过的金属球（直径最好不超过2厘米），摆角小于厘米），摆角小于固定悬点：单摆悬线上端不可随意卷在杆上，应夹紧在铁夹中，以免在发生固定悬点：单摆悬线上端不可随意卷在杆上，应夹紧在铁夹中，以免在发生摆动时摆线下滑，摆长改变的现象。摆动时摆线下滑，摆长改变的现象。测摆长：摆长应是测摆长：摆长应是 与球与球 之和，不能把摆线长作为摆长之和，不能把摆线长作为摆长摆动摆动方法方法：使摆球在同一：使摆球在同一 内摆动，不要形成圆锥摆。内摆动，不要形成圆锥摆。测周期：测周
5、期：要从摆球经过要从摆球经过 开始计时，要测多次全振动（开始计时，要测多次全振动（30次至次至50次）次）的时间来计算周期。（测时间的偶然误差来之于启动表和停表，测量的时间来计算周期。（测时间的偶然误差来之于启动表和停表，测量3050次次可以减少误差）可以减少误差）用图像法：要多测几组数据，描点时应尽量使更多的点分布在直线上，不能用图像法：要多测几组数据，描点时应尽量使更多的点分布在直线上，不能分布在直线上的点应尽量均匀分布在直线两侧。分布在直线上的点应尽量均匀分布在直线两侧。不易伸长的线不易伸长的线 密度较大、体积较小密度较大、体积较小5摆线长摆线长半径半径竖直平面竖直平面平衡位置平衡位置六
6、、误差分析六、误差分析1、系统误差：、系统误差：产生原因产生原因：悬点不固定、振动中幅度过大、振动时变为圆：悬点不固定、振动中幅度过大、振动时变为圆 椎椎 摆、小球的选择等都是影响周期（摆、小球的选择等都是影响周期（T)的因素的因素减小系统误差的方法：减小系统误差的方法：固固 定好悬点，定好悬点，让单摆小角度（摆角让单摆小角度（摆角 小于小于 5）地在同一竖直平面内振动，）地在同一竖直平面内振动，选择密度大体积小的金属球。选择密度大体积小的金属球。2、偶然误差：、偶然误差：产生原因：产生原因：如用停表测时间时以及用米尺、游标卡尺测长度等引入误差如用停表测时间时以及用米尺、游标卡尺测长度等引入误
7、差减小偶然误差的方法：减小偶然误差的方法：（1）周周期期测测量量要要从从平平衡衡位位置置开开始始计计时时，不不要要只只测测一一次次全全振振动动的的时时间间，应应测测几几十十次全振动的时间求出周期。次全振动的时间求出周期。（2）测摆长时应将摆球拴上细线后系于悬点再测，摆长）测摆长时应将摆球拴上细线后系于悬点再测，摆长 包括线长和球的半径两部分。包括线长和球的半径两部分。七、实验练习七、实验练习 1、某同学做、某同学做“用单摆测定重力加速度的实验用单摆测定重力加速度的实验”时，操作上错误时，操作上错误或不合理的或不合理的 有（有（）A、摆球摆动到最高点开始计时、摆球摆动到最高点开始计时B、防止摆球
8、在水平面内做圆周运动或椭圆运动、防止摆球在水平面内做圆周运动或椭圆运动C、测出的摆线长就是摆长、测出的摆线长就是摆长D、在平衡位置启动停表，并开始计数为、在平衡位置启动停表，并开始计数为1，当摆球第，当摆球第30次经过平次经过平衡位置时制动停表衡位置时制动停表A C D 2、某同学测定的、某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是的数值比当地公认值大，造成的原因可能是 ()A、摆球质量太大了；、摆球质量太大了；B、量摆长时从悬点量到球的最下端；、量摆长时从悬点量到球的最下端；B、计算摆长时忘记把小球半径加进去；、计算摆长时忘记把小球半径加进去；D、计算周期时，将、计算周期时，将(n1
9、)次全振动误记为次全振动误记为n次全振动次全振动.B D（）3、为了提高周期的测量精度，下列哪些做法是可取的、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；用秒表直接测量一次全振动的时间；B用秒表测用秒表测30至至50次全振动的时间，计算出平均周期次全振动的时间，计算出平均周期 C在平衡位置启动停表和结束计时；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；在最大位移处启动停表和结束计时；E在平衡位置启动停表，并开始计数，当摆球第在平衡位置启动停表，并开始计数，当摆球第30 次次经过平衡位置时制动停表，若读数为经过平衡位置时制动停表，若读数为t
10、，则，则Tt/30.BC4、在、在用单摆测定重力加速度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在未悬挂好摆球之前先测好摆长;B测得的摆长为测得的摆长为10cm;C将摆球拉离平衡位置，最大偏角小于将摆球拉离平衡位置，最大偏角小于5，让小球在竖直平面内振动，让小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，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，数到数到30时停止计时，所测时间即为单摆振动时停止计时，所测时间即为单摆振动30个周期的时间个周期的时
11、间.A B D5、某同学在、某同学在“利用单摆测重力加速度利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为的实验中，先测得摆线长为98.50cm，摆球直径为，摆球直径为2.00cm，然后用停表记录了单摆振动，然后用停表记录了单摆振动50次所用次所用的时间如图所示，则：的时间如图所示，则：（1）该单摆摆长为（）该单摆摆长为（)cm，停表所示读数为（，停表所示读数为（)s（2）如果他测得的）如果他测得的g值偏小，可能的原因是（值偏小，可能的原因是（）A、误将摆线长与小球的直径之和作为摆长、误将摆线长与小球的直径之和作为摆长 B、摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，、摆线上端未牢固地系于悬点，振
12、动中出现松动，使摆线长度使摆线长度 增加了，使周期变大了增加了，使周期变大了 C、开始计时时，停表按下过迟、开始计时时，停表按下过迟 D、实验中误将、实验中误将49次全振动次数记为次全振动次数记为50次次0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分分51.4秒秒99.50111.4B八、课堂小结八、课堂小结测重力加速度的方法：测重力加速度的方法：1、由公式、由公式 用（用（）测摆线的长度）测摆线的长度L0用（用（）测金属球的直径）测金属球的直径d，则摆长，则摆长L=L0+d/2用（用（）测出）测出T，由，由 g=42L/T2 求出求出g2、作出、作出T2-L的图像，由图像得出斜率的图像，由图像得出斜率 ，再由，再由T2=知知K=则则可求可求米尺米尺游标卡尺游标卡尺停表停表K 42L/g 42/gg=42/K八、课堂小结八、课堂小结 结束结束