2011高考物理三轮复习实验：探究单摆的运动.用单摆测定重力加速度.ppt

②－①得LB－LA＝ 所以g＝ 从上式可以看出，最终的结果与重心的位置无关，所以不影响g值的测量． [答案]　 　 相同 一、实验目的 1．学会用单摆测定当地的重力加速度． 2．能正确熟练地使用秒表． 二、实验原理 单摆在摆角小于10°时，其振动周期跟摆角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是T＝2π ，由此得g＝ ，因此测出单摆的摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度值． 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． 2．测摆长 用米尺量出摆线长l(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直 径D(也精确到毫米)，则单摆的摆长l′＝l＋ 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，记下单摆做30次～50次全振动的总时间，算出平均每 一次全振动的时间，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． 五、数据处理 1．公式法 将测得的几次的周期T和摆长l代入公式g＝ 中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值． 2．图象法 由单摆的周期公式T＝2π 可得 l＝ T2，因此以摆长l为纵轴、 以T2为横轴作出的l－T2图象是一 条过原点的直线，如图12－3－1所示，求出斜率k，即可求出g值．g＝4π2k，k＝ 图12－3－1 六、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． 七、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达到忽略不计的程度． 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． 八、实验改进 将单摆改为双线摆，如图12－3－2所示，以防止单摆在摆动过程中形成圆锥摆． 图12－3－2 在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是 (　　) A．适当加长摆线 B．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的 C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期 [解题指导]　单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度．适当加长摆线长度，有利于把摆球看成质点，在摆角小于10°的条件下，摆球的空间位置变化较大，便于观察，选项A对． 摆球体积越大