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选修3-4实验一 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度.ppt

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选修3-4实验一 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度.ppt
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实验一 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度,实验目的 1.用单摆测定当地的重力加速度. 2.能正确熟练地使用秒表.,实验原理,实验器材 长约1 m的细线、小铁球、铁架台(连铁夹)、米尺、秒表、游标卡尺.,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.,数据处理,方法二:图象法图1-3-1,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 (1)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. (2)摆长的测量:摆线的长度和小球半径的测量是否准确.,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.,在用单摆测定重力加速度实验中,单摆的摆角θ应____,从摆球经过____开始计时,测出n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺量出摆线长为L,用游标卡尺测出摆球直径为d.,(1)用上述数据的符号写出测量重力加速度的一般表达式g=________. (2)对该实验,有人提出以下几点建议,其中能够提高测量结果精确度的是( ),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.当摆球到达最高点时开始计时,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,【解析】 当摆角θ<10°时,单摆的振动才可以认为是简谐运动;摆球经过平衡位置时速度大,用时少,计时误差小,并且平衡位置容易确定.,(2)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.,在探究单摆周期与摆长关系的实验中, (1)关于安装仪器及测量时的一些实验操作,下列说法中正确的是( ),A.用米尺测出摆线的长度,记为摆长l B.先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l,再将单摆悬挂在铁架台上 C.使摆线偏离竖直方向某一角度α(接近5°),然后由静止释放摆球 D.测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期,(2)实验测得的数据如下表所示:,请将第三次的测量数据标在图1-3-2中,并在图中作出T2随l变化的关系图象.,(3)根据数据及图象可知单摆周期的平方与摆长的关系是________.,图1-3-2,(4)根据图象,可求得当地的重力加速度为________m/s2. (结果保留3位有效数字),【解析】 (1)本实验中,应将摆球和摆线组成单摆之后再测量其摆长,摆长应为悬点到摆球球心的距离,故A、B错误;测量单摆的周期时,应为相邻两次通过最低点并且通过最低点的速度方向相同,,即单摆做一次全振动,这段时间才为一个周期,为了减小误差,须测量单摆的多个周期,然后再取平均值求出一个周期,故D错误;单摆在摆角接近5°可认为做简谐运动,故C正确.,【答案】 (1)C (2)见图 (3)周期的平方与摆长成正比 (4)9.86,图1-3-3,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
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