单摆测重力加速度实验课件.ppt

1、一、实验目的一、实验目的1 1学会用单摆测重力加速度学会用单摆测重力加速度2 2学会使用秒表学会使用秒表二、秒表的读数方法二、秒表的读数方法(1)(1)秒表的读数分两部分：秒表的读数分两部分：(2)(2)秒表不要估读秒表不要估读( (由秒表的构造决定由秒表的构造决定) )四、实验器材四、实验器材铁架台铁架台( (带铁夹带铁夹) )，中心带小孔的金属小球，约，中心带小孔的金属小球，约1m1m长的细线，米尺，游标卡尺，秒表长的细线，米尺，游标卡尺，秒表五、实验步骤五、实验步骤1 1在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆

2、结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆2 2将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验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，把做好的单摆固定在铁桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标夹上，使摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记记3 3测量单摆的摆长测量单摆的摆长l l，用游标卡尺测出摆球直径，用游标卡尺测出摆球直径2 2r r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l l，则，则摆长摆长l l . .lr4 4把单摆从平衡位置拉开一个小角度把单摆从平衡位置拉开一个小角度( (不大

3、于不大于1010) )，使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动3 30 0次至次至5050次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期时间，这就是单摆的周期T T. .反复测三次，算出周期的平反复测三次，算出周期的平均值均值6 6变更摆长重做两次，并求出三次所得的变更摆长重做两次，并求出三次所得的g g的平均的平均值值7 7将测得的重力加速度将测得的重力加速度g g的值和当地的重力加速度的值和当地的重力加速度g g的值比较，分析产生误差的原因的值比较，分析产生误差的原因六、数

4、据处理六、数据处理方法一：将测得的几次的周期方法一：将测得的几次的周期T T和摆长和摆长l l代入公代入公式式g g中算出重力加速度中算出重力加速度g g的值，再算出的值，再算出g g的平均值，的平均值，即为当地的重力加速度的值即为当地的重力加速度的值方法二：图象法方法二：图象法七、误差分析七、误差分析1 1本实验系统误差主要来源于单摆模型本身即：本实验系统误差主要来源于单摆模型本身即：悬点是否固定，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是悬点是否固定，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的摆动等等，只要注意到了这些，就可以同一竖直平面内的摆动等等，只要注意到了这些，就可以使系统误差

5、减小到远远小于偶然误差而忽略不计的程度使系统误差减小到远远小于偶然误差而忽略不计的程度2 2本实验的偶然误差主要来自于时间本实验的偶然误差主要来自于时间( (即单摆的周期即单摆的周期) )的测量上为了准确，应采取倒计时的方法测量全振动的的测量上为了准确，应采取倒计时的方法测量全振动的次数，同时应多次测量振动次数，再对多次测量结果求平次数，同时应多次测量振动次数，再对多次测量结果求平均值均值3 3本次实验中进行长度本次实验中进行长度( (摆线长、摆球直径摆线长、摆球直径) )的测量的测量时读数读到毫米位即可，秒表读数读到秒的十分位即可时读数读到毫米位即可，秒表读数读到秒的十分位即可八、注意事项八

6、、注意事项1 1为减小计时误差，开始计时的位置应选在平衡位为减小计时误差，开始计时的位置应选在平衡位置置3 3构成单摆的条件：细线的质量要小，弹性要小；构成单摆的条件：细线的质量要小，弹性要小；要选用体积小、密度大的小球，摆角不能超过要选用体积小、密度大的小球，摆角不能超过1010. .4 4要使摆球在同一竖直平面内摆动，不能形成圆要使摆球在同一竖直平面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放八、实验改进八、实验改进在用单摆测量重力加速度时，若所用的摆球质在用单摆测量重力加速度时，若所用的摆球质量分布不均匀，不能用摆线长加球半径得到

7、单摆的量分布不均匀，不能用摆线长加球半径得到单摆的摆长我们采用如下方法解决这个问题：摆长我们采用如下方法解决这个问题：成功体验成功体验1某同学测得某同学测得g值比当地标准值偏大，其原因可能值比当地标准值偏大，其原因可能是是()A测量摆长时忘记加上小球半径测量摆长时忘记加上小球半径B振幅过小振幅过小C将摆长当成了摆线长和球直径之和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摆动次数多记了一次E小球不是在竖直平面内摆动小球不是在竖直平面内摆动F摆球质量过大，空气阻力影响所致摆球质量过大，空气阻力影响所致CDE2 2(2010(2010上海闸北区模拟上海闸北区模拟) )某同学想在家里做用单摆测

8、定重力某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他只好找到一块大小为加速度的实验，但没有合适的摆球，他只好找到一块大小为3cm3cm左左右，外形不规则的大理石块代替小球，实验步骤是：右，外形不规则的大理石块代替小球，实验步骤是：( () )A A石块用细尼龙线系好，结点为石块用细尼龙线系好，结点为M M，将尼龙线的上端固定于，将尼龙线的上端固定于O O点点B B用刻度尺测量用刻度尺测量OMOM间尼龙线的长度间尼龙线的长度L L作为摆长作为摆长C C将石块拉开一个大约将石块拉开一个大约3030的角度，然后由静止释放的角度，然后由静止释放(1)你认为该同学以上实验步骤中有重大错

9、误的是你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是_为什么？为什么？(2)该同学用该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重的长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小？力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小？【例【例1】在做在做“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提的实验中，有人提出以下几点建议：出以下几点建议：A适当加长摆线适当加长摆线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单摆偏离平衡位置的角度不能太大D当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止

10、当单摆经过平衡位置时开始计时，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计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期其中对提高测量结果精确度有利的是其中对提高测量结果精确度有利的是_AC(1)如果已知摆球直径为如果已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如下图甲所示，那么单摆摆长是线的悬点，摆线竖直下垂，如下图甲所示，那么单摆摆长是_，如果测定了，如果测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示，次全振动的时间如图乙中秒表所示，那么秒表读数是那么秒表读数是_s单摆的摆动周期是单摆的摆动周期是_s.(2)如果测得的如果测得的g值偏小，可能的

11、原因是值偏小，可能的原因是_(填写代号填写代号)A测摆长时，忘记了摆球的半径测摆长时，忘记了摆球的半径B摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C开始计时时，秒表过早按下开始计时时，秒表过早按下D实验中误将实验中误将39次全振动次数记为次全振动次数记为40次次(3)某同学在实验中，测量某同学在实验中，测量6种不同摆长情况下单摆的振动周期，种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下：记录表格如下：l/m0.40.50.80.91.01.2T/s1.261.421.791.902.002.20T2/s21.592.023.203.6

12、14.004.84以以l为横坐标，为横坐标，T2为纵坐标，作出为纵坐标，作出T2l图线，并利用此图线求图线，并利用此图线求重力加速度重力加速度【例【例3】在在“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验中，的实验中，测摆长测摆长时，若正确测出悬线长时，若正确测出悬线长l和摆球直径和摆球直径d，则摆长为，则摆长为_；测测周期时，当摆球经过周期时，当摆球经过_位置时开始计时并计数位置时开始计时并计数1次，测出次，测出经过该位置经过该位置N次次(约约60100次次)的时间为的时间为t，则周期为，则周期为_此外，请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个实验，粗此外，请你从下列器材中选用所需器材，

13、再设计一个实验，粗略测出重力加速度略测出重力加速度g，并参照示例填写下表，并参照示例填写下表(示例的方法不能再用示例的方法不能再用)A天平；天平；B.刻度尺；刻度尺；C.弹簧秤；弹簧秤；D.电磁打点计时器；电磁打点计时器；E.带夹带夹子的重锤；子的重锤；F.纸带；纸带；G.导线若干；导线若干；H.铁架台；铁架台；L.低压交流电源；低压交流电源；J.低压直流电源；低压直流电源；K.小车；小车；L.螺旋测微器；螺旋测微器；M.斜面斜面(高度可调，粗糙高度可调，粗糙程度均匀程度均匀).所选器材所选器材(只填器材序只填器材序号号)简述实验方法简述实验方法(不要求写出具体步不要求写出具体步骤骤)示例示例B、D、E、F、G、H、I安装仪器，接通电源，让纸带随重安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落用刻度尺测出所需数锤竖直下落用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果据，处理数据，得出结果实验设计实验设计 请同学们认真完成课后强化作业