单元实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度.PPTVIP

第3单元　实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度 三、实验器材 带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台． 四、实验步骤 1．做单摆 取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并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． 3．测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°)，然后释放小球，记下单摆摆动30次～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期．反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值. 4．改变摆长，重做几次实验 六、误差分析 1．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，摆球是否可看做质点，球、线是否符合要求，摆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．只要注意了上面这些问题，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．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)．要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即4,3,2,1,0,1,2，……在数“零”的同时按下秒表开始计时．不能多计或漏计振动次数．为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值． 七、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1 m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2 cm. 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、摆长改变的现象． 3．注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°.可通过估算振幅的办法掌握． 4．摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆． 5．计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标记．以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数． 八、实验改进 将单摆改为双线摆，如下图所示，以防止单摆在摆动过程中形成圆锥摆． 典型考例一 对实验原理的理解 (2008年高考上海卷)在“用单摆测重力加速度”的实验中 (1)某同学的操作步骤为： a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上 b．用米尺量得细线长度l c．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球 【答案】　(1)偏小　(2)T′(或t、n)、θ　T′ 典型考例二 实验数据的处理 在“用单摆测定重力加速度”的实验中， (1)测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d，则摆长为________． (2)测周期时，当摆球经过________位置时开始计时并计数1次，测出经过该位置N次(约60～100次)的时间为t，则周期为________． 此外，请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个实验，粗略测出重力加速度g，并参照示例填写下表(示例的方法不能再用)． A．天平　B．刻度尺　C．弹簧秤　D．电磁打点计时器　E．带夹子的重锤　F．纸带　G．导线若干 H．铁架台　I．低压交流电源　J．低压直流电源　K．小车 L．螺旋测微器　M．斜面(高度可调，粗糙程度均匀) 所选器材(只填器材序号) 简述实验方法(不要求写出具体步骤) 示例 B、D、E、F、G、H、I 安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落，用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果 实验 设计 所选器材 简述实验方法 实验设计 A、C、E 用弹簧秤称出带夹子重锤的重力大小G，再用天平测出其质量m，则g＝G/m 所选器材 简述实验方法 或实验设计 B、D、F、G、 I、K、M 安装仪器，接通电源，让纸带随小车一起沿斜面下滑．用刻度尺测出所需数据．改变斜面高度再测一次．利用两次数据，由牛顿第二定律算出结果 【答案】　见解析 基础达标训练 点击进入链接