内容正文:
机械振动
第二章
第5节 实验:用单摆测量重力加速度
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单摆
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知识点二 数据处理
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知识点三 注意事项与误差分析
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考点一 实验操作与数据处理
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考点二 实验创新与改进
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课时作业(十四) 实验:用单摆测量重力加速度
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制 作 者:状元桥
适用对象:高中学生
制作软件:Powerpoint2010、
Photoshop cs3
运行环境:WindowsXP以上操作系统
[学习目标] 1.会用单摆测量当地的重力加速度(科学思维).2.通过对全振动次数的计数等培养仔细观察、严谨治学的科学素养(科学态度与责任).
1.实验目的:用______测定当地的_______________.
2.实验原理
单摆在偏角很小(小于5°)时,可看成简谐运动,其周期T=
2πeq \r(\f(l,g)),可得g=______.据此,通过实验测出摆长l和周期T,即可计算得到当地的重力加速度.
3.实验器材
铁架台(带有铁夹)、金属小球(上面有一个通过球心的小孔)、______、细线(不易伸长,1 m左右)、刻度尺(最小刻度为mm)、____________.
4.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______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.实验装置如图所示.
(2)测摆长
用毫米刻度尺量出摆线长l′,用游标卡尺测出小钢球直径
D,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5°),然后释放小球,当摆球摆动稳定以后,在_________位置时,用秒表开始计时,记下单摆做30~50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)变摆长
将单摆的摆长变短(或变长),重复步骤(2)、(3),将数据填入设计好的表格中.
1.公式法
将测得的几次的周期T和摆长l的对应值分别代入公式g=eq \f(4π2l,T2)中算出重力加速度g的值,再算出g的______值,即为当地重力加速度的值.
设计如下所示的实验表格:
实验
次数
摆长
l/m
周期
T/s
重力加速度
g/(m·s-2)
重力加速度g的平
均值/(m·s-2)
1
g=
2
3
2.图像法
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图像是一条过原点的直线,如图所示,求出斜率k,即可求出g值.k==,g=4π2k.
1.注意事项
(1)单摆的条件:摆线应选择细且不易伸长的线(长度1 m左右),小球应选用密度较大、体积较小的金属球(直径最好不超过2 cm),摆角不能超过5°(可通过估计振幅的办法掌握).
(2)固定悬点:单摆悬线的上端不可随意卷在杆上