粤教版高中物理选修3-4用单摆测定重力加速度.ppt

用单摆测定重力加速度 一、学生预习实验：用单摆测定重力加速度。 二、实验思考题： 1、用单摆测量重力加速度是根据什么物理原理？重力加速度的计算式是怎样的？ 2、该实验需要测量哪些量？各用什么测量工具？读数各有几位数字？计算出来的重力加速度是几位有效数字？（三位） 3、单摆应选用什么样的球？什么样的线？线长度应当在什么范围内？（小于100cm） 4、怎样保证小球的摆动是简谐运动？小球摆成圆锥摆，对周期有什么影响？ 5、测量摆长用什么测量工具？有必要用卡尺或千分尺吗？ 6、怎样测量单摆周期？从何处开始计时？到何处停止计时？测30-50个周期有什么好处？ 7、秒表怎样读数？短针怎样读数？长针怎样读数？要不要估读？秒表奇数位与偶数位的刻度不连续是怎么回事？ 8、刻度尺长度只有30cm，怎样测重力加速度？ 三、解答实验思考题，并做总结： 1、实验目的：用单摆测定当地重力加速度 2、实验原理： 单摆做简谐运动时，其周期为 ，故有 , 因此测出单摆的摆长和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度的数值。 3、实验器材： 带孔小钢球一个，约1m长的线绳一条，铁架台、米尺、秒表、游标卡尺。 4、实验步骤： ①做单摆：取约1米长的线绳穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后拴在桌边的支架上。 ②用米尺量出悬线长l，准确到毫米，用游标卡尺测摆球直径，算出半径r，也准确到毫米，则摆长为l+r（注意悬线长即摆绳长的量法）。 ③把单摆从平衡位置拉开一个角度放开它，用秒表测量单摆完成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。反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。 ④把测得的周期（用平均值）和摆长的数值代入公式，求出重力加速度g的值来。 5、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，摆长改变的现象； ③注意摆动时摆角不能过大； 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测量就从球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辨小球过此位置的时刻。 例1、测定重力加速度时： ①摆球就选用 ，摆线宜选用 。 ②测摆线的长度用 ，要求准确到 ，测小球直径用 ，要求准确到 ，测量摆动30-50次时间用 。 ③此外，还需要配备 和 。 例2、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 。 ①摆球质量太大了； ②摆长太长了； ③摆角太大了（摆角仍小于10°）； ④量摆长时从悬点量到球的最下端； ⑤计算摆长时忘记把小球半径加进去； ⑥摆球不是在竖直平面内做简谐振动，而是做圆锥摆运动； ⑦计算周期时，将（n-1）次全振动误记为n次全振动； 例3、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次人振动的时间，计算出平均周期； C、在平衡位置启动秒表和结束计时； D、在最大位移处启动秒表和结束计时； E、用秒表测100次全振动时间，计算平均周期； F、在平衡位置启动秒表，并开始计算，当摆球第30次经过平衡位置时制动秒表，若读数为t，则T=t/30。 例4、某同学在用单摆测定重力加速度的实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录结果见下表： 以l为横坐标，T2为纵坐标，作出T2-l图线，并利用此图线求出重力加速度. 解析：由单摆周期公式T= ，可得T2=42l/g 所以T2-l图线是过坐标原点的一条直线，直线的斜率是k=42/g ，所以g=42/k。 做出的具体图象如图所示，求得直线斜率k=4.00，故g=42/k=42/4=2=(3.14)2=9.86m/s2。 例5、一位同学用单摆做测定重力加速度的实验，他将摆球挂起后，进行了如下步骤： A.测摆长l：用米尺量出摆线的长度. B.测周期T：将摆球拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时，读出这段时间t,算出单摆周期为T=t/60. C.将所测得的l和T代入单摆的周期公式T= ，算出g，将它作为实验的最后结果写入报告中去.指出上面步骤中遗漏或错误的地方，定出该步骤字母，并加以改正(不要求进行误差计算)。 解析：根据实验原理和内容知： A.摆长