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时间:2020-04-06
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1、实验十三 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度一、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.三、实验器材带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1m)、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1m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.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
2、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
3、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,如图所示,以防止单摆在摆动过程中形成圆锥摆.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时,先测得摆线长为101.00cm,摆球直径为2.00cm,然后用秒表
4、记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s,则(1)他测得的重力加速度g=________m/s2.实验原理和实验误差9.76(2)他测得的g值偏小,可能的原因是________A.测摆线长时摆线拉得过紧B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了C.开始计时时,秒表过迟按下D.实验中误将49次全振动数为50次B(3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T,从而得出一组对应的l与T的数据,再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线,并求得该直线的斜率k.则重力加速度g=________.(用k表示)某同学利
5、用单摆测定当地重力加速度,发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方,他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l,通过改变摆线的长度,测得6组l和对应的周期T,画出l-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图所示.他采用恰当的数据处理方法,则计算重力加速度的表达式应为g=____________.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比,将________.(填“偏大”“偏小”或“相同”)实验数据的处理相同1.一位同学用单摆做测量重力速度的实验,他将摆挂起后,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
6、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,算出单摆的周期T=t/60.C.将所测得的l和T代入单摆的周期公式,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,写出该步骤的字母,并加以改正.(不要求进行误差计算)解析A:用米尺量摆长时,摆长的下端从球心算起;B:T=t/29.5;C:g应测量多次,然后取平均值做实验结果.2.某同学测得g值比当地标准值偏大,其原因可能是________.A.测量摆长时忘记加上小球半径B.振
7、幅过小C.将摆长当成了摆线长和球直径之和D.摆动次数多记了一次E.小球不是在竖直平面内摆动F.摆球质量过大,空气阻力影响所致CDE3.在利用单摆测定重力加速度的实验中,由单摆做简谐运动的周期公式得到g=4π2L/T2.只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T.作出T2-L图象,就可以求出当地的重力加速度.理论上T2-L图象是一条过坐标原点的直线,某同学根据实验数据作出的图象如下图所示.(1)造成图象不过坐标原点的原因是______________;(2)由图象求出的重力加速度g=________m/s2.(取π2=9.87)漏测小球半径9.874.在“用单
8、摆测定重力加速度”的实验中:(1)下面所给器材中,选用哪些器材较好,请把所选用器材前的字母依次
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