资源简介

(共21张PPT)
《高中物理实验》
用单摆测量
重力加速度的大小
目录
01
02
03
04
实验仪器及步骤
数据分析及处理
误差分析及讨论
实验目的及原理
05
实验的典型例题
目录
CONTENTS
PART 01
实验目的及原理
实验目的
知道单摆的组成，知道摆线和摆球的选择要求
知道摆长（细线长度和小球半径之和）和周期的测量方法
巩固和加深对单摆周期公式的理解
学会用单摆测定当地的重力加速度
能正确熟练地使用秒表
实验原理
由单摆的周期公式 ，可得 。如果通过实验测出单摆的摆上l和周期T，就可以测量出当地的重力加速度。
图像法处理数据：由 可知，摆长l与T2成正比，作出l与T2图像，根据实验数据描点画图图线，直线斜率为 ，从而求出重力加速度。
PART 02
实验仪器及步骤
实验仪器
铁架台及铁夹、中心有孔的小钢球、不易伸长的细线、秒表、有毫米刻度的米尺、游标卡尺
实验步骤
1.在细线的一端打一个比钢球中心孔稍微大一些的结，将细线穿过小孔，制成一个单摆。
2.将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，将做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂。
3.测量单摆的摆长。用游标卡尺测量小球的直径D，再用米尺测量出悬点到小钢球上端悬线长度l，则摆长
实验步骤
5.改变摆长，测量各组不同的摆长、周期的数据，设计表格，将数据填入表格中。
4.将单摆从平衡位置拉开一个小角度（一般不大于10°），使单摆在竖直平面内摆动，当摆球经过最低点时开始计时（数0）。用秒表测量单摆完成n（一般取30到50）次全振动所用时间的平均值即为单摆的周期 。
6.尝试用列表法或图像法，求出当地的重力加速度。
注意事项
摆动时力求支架处于稳定状态，摆线的悬挂端不应随意乱绕，应呈“点”悬状态。
测量单摆的摆长时，应使摆球处于自由下垂状态，用米尺测出摆线的长度，再用游标卡尺测出摆球的直径，然后算出摆长（精确到毫米位）。
实验所用的单摆应符合理论要求,即线要细、轻、不伸长,摆球要体积小质量大(密度大),并且偏角不超过10°。摆球释放后，应力求使摆球在同一个竖直平面内摆动（不要形成圆锥摆），然后再测量单摆的周期。
注意事项
在测量单摆的周期时，计时的起、终时刻，摆球都应恰好通过平衡位置（可提前画出单摆的平衡位置，作为计时参考点），以减小计时误差，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位。
用秒表测出单摆做30～50次全振动所用的时间，计算出平均摆动一次的时间，这个时间就是单摆的振动周期。
PART 03
数据分析及处理
数据处理及分析
【数据记录】周期和摆长记录表
实验次数 1 2 3 4 g平均值
m·s-2
l/m T/s T2/s g/(m·s-2)
【实验结论】
1.通过列表法，本地重力加速度g=______
2.通过图像法，本地重力加速度g=______
【图像法】
PART 04
误差分析及讨论
问题讨论及误差分析
误差分析：本实验中产生的误差的主要因素有哪些？
①本实验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，是单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振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等。只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而可忽略不计的程度。
②本实验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，不能多记或漏记振动次数，为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值。
问题讨论及误差分析
问题1：测量周期时为什么要单摆振动30至50次的时间t除以次数n来计算单摆的周期？
无论测量单摆振动多少次的时间，都要启动和停止秒表各一次，所以可以认为每次启动和停止引起的误差基本相同，如果测量的次数多（如30次），相对误差就会大大减小（测量30次是测量1次周期误差的1/30）。
问题2：为什么测量周期时应从摆球通过最低点位置开始计时，而不是从最高位置开始计时？
因为摆球在通过平衡位置时其瞬时速度最大，在同样情况下可以判断摆球经过这个位置时产生的计时误差较小。
PART 05
实验的典型例题
实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验
(1)用l表示单摆的摆长，用T表示单摆的周期，
重力加速度g=_________
(2)实验室除用到秒表、刻度尺外，还应该用
到下列器材中的_________
(选填选项前的字母)
A.长约1m的细线
B.长约1m的橡皮绳
C.直径约1cm的均匀铁球
D.直径约为10cm的均匀木球
实验的典型例题
AC
实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验
(3)选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂
在铁架台上，应采用图_________中所示的固定方式
(4)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是：_________
(选填选项前的字母)
A.测出摆线长作为单摆的摆长
B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释
，使之做简谐运动
C.在摆球经过平衡位置开始计时
D.用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间作
为单摆的周期
实验的典型例题
乙
BC
实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验
(5)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图像，但忘记了图中标明横坐标所代表的物理量。你认为横坐标所代表的物理量是_________，
若图像斜率为k，则重力加速度g=_________
(用k表示)
实验的典型例题
实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验
(6)乙同学测得重力加速度值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是_________(选填选项前的序号)
A.开始摆动时振幅较小
B.开始计时时，过早按下秒表
C.测量周期时，误将摆球(n 1)全振动的时间记
为n次全振动的时间
实验的典型例题
C

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