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实验十三用单摆测定重力加速度
目标要求1.知道利用单摆测定重力加速度的原理.2.掌握利用单摆测量重力加速度的方法.
实验技能储备
1.实验原理
2
4π
ll
当摆角较小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T=2π,由此得到g=,因此,只要
gT2
测出摆长l和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度g的值.
2.实验器材
单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表.
3.实验过程
(1)让细线的一端穿过金属小球的小孔,做成单摆.
(2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让
摆球自然下垂,在单摆平衡位置处做上标记,如图所示.
(3)用毫米刻度尺量出摆线长度l′,用游标卡尺测出金属小球的直径,即得出金属小球半径r,
计算出摆长l=l′+r.
(4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°),然后放开金属小球,让金属小球摆
动,待摆动平稳后测出单摆完成30~50次全振动所用的时间t,计算出单摆的振动周期T.
(5)根据单摆周期公式,计算当地的重力加速度.
(6)改变摆长,重做几次实验.
4.数据处理
2
4π
tl
(1)公式法:利用T=求出周期,算出三次测得的周期的平均值,然后利用公式g=求重
NT2
力加速度.
g
(2)图像法:根据测出的一系列摆长l对应的周期T,作l-T2的图像,由单摆周期公式得l=
2
4π
22
T,图像应是一条过原点的直线,如图所示,求出图线的斜率k,即可利用g=4πk求重力加
速度.
5.注意事项
(1)一般选用一米左右的细线.
(2)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定.
(3)应在小球自然下垂时用毫米刻度尺测量悬线长.
(4)单摆必须在同一平面内振动,且摆角小于5°.
(5)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时,并数准全振动的次数.
考点一教材原型实验
例1(2023·江苏南通市模拟)某小组在“用单摆测量重力加速度”实验中:
(1)组装单摆时,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线的上端,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如
图甲所示.这样做的目的有__________;
A.保证摆动过程中摆长不变
B.需要改变摆长时便于调节
C.保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)安装
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