物理实验设计单摆测重力加速度课件.ppt

1、设计者：数理学院设计者：数理学院 10级物理本科班级物理本科班 尧小辉尧小辉 100514025 一个小球和一根细线就可以组成一个单摆一个小球和一根细线就可以组成一个单摆.单摆在摆角很小的情况下做简谐运动单摆在摆角很小的情况下做简谐运动.单摆的周单摆的周期与振幅、摆球的质量无关期与振幅、摆球的质量无关.与摆长的二次方根成与摆长的二次方根成正比正比.与重力加速度的二次方根成反比与重力加速度的二次方根成反比.单摆做简谐运动时，其周期为：单摆做简谐运动时，其周期为：故有：故有：因此只要测出单摆的摆长因此只要测出单摆的摆长L和振动周期和振动周期T，就可，就可以求出当地的重力加速度以求出当地的重力加速度

2、g的值，并可研究单摆的的值，并可研究单摆的周期跟摆长的关系周期跟摆长的关系.秒表的使用和读数：秒表的使用和读数：注意：当内侧分针没注意：当内侧分针没有超过半格时，外侧有超过半格时，外侧秒针读小于秒针读小于30的数字的数字；秒表的读数等于内侧秒表的读数等于内侧分分针针的读数与外侧的读数与外侧秒针秒针的的读数之和读数之和.机械式停表只能精确到机械式停表只能精确到 0.1s，读数时不需估读，读数时不需估读.超过半格时，外侧超过半格时，外侧秒针读大于秒针读大于30的数的数字字.带孔小钢球一个，约带孔小钢球一个，约1m长的细线一条，铁长的细线一条，铁架台，米尺，秒表，游标卡尺架台，米尺，秒表，游标卡尺.

3、带孔小钢球一个，约带孔小钢球一个，约1m长的细线一条，铁长的细线一条，铁架台，米尺，秒表，游标卡尺架台，米尺，秒表，游标卡尺.1 1、步骤、步骤 (1)(1)取约取约1m1m长的细线穿过带孔长的细线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后拴在桌边的支架上，些的结，然后拴在桌边的支架上，如图所示如图所示.(2)(2)用米尺量出悬线长用米尺量出悬线长L L，准确，准确到毫米；用游标卡尺测摆球直径，到毫米；用游标卡尺测摆球直径，算出半径算出半径r r，也准确到毫米。则，也准确到毫米。则单摆的摆长为单摆的摆长为L Lr r.(3)(3)把单摆从平衡位置拉开一个很小的

4、角度把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(例如不例如不超过超过10)10)，然后放开小球让它摆动，用停表测量单摆，然后放开小球让它摆动，用停表测量单摆完成完成3030次全振动（或次全振动（或5050次）所用的时间，求出完成一次）所用的时间，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期期.(4)把测得的周期和摆长的数值代入公式把测得的周期和摆长的数值代入公式 ，求出重力加速度求出重力加速度g的值的值.(5)改变摆长，重做几次实验改变摆长，重做几次实验.设计一个表格，把测设计一个表格，把测得的数据和计算结果填入表格中，计算出每次实验的得的数

5、据和计算结果填入表格中，计算出每次实验的重力加速度重力加速度.最后求出几次实验得到的重力加速度的平最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即可看作本地区的重力加速度均值，即可看作本地区的重力加速度.(1)选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在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，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或悬点不固定，摆长铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑

6、或悬点不固定，摆长改变的现象；改变的现象；(3)注意摆动时摆角不易过大，不能超过注意摆动时摆角不易过大，不能超过10，以保证单摆，以保证单摆做简谐运动；做简谐运动；(4)摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆；形成圆锥摆；(5)测量应在摆球通过平衡位置时开始计时，因为在此测量应在摆球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辩小球过此位置的时刻；画位置摆球速度最大，易于分辩小球过此位置的时刻；画出单摆的平衡位置，作为记时的参照点出单摆的平衡位置，作为记时的参照点.必须是摆球同方必须是摆球同方向经过平衡位置记一次数向经

7、过平衡位置记一次数.(6)测量单摆的摆长时应使摆球处于自然下垂状态，用测量单摆的摆长时应使摆球处于自然下垂状态，用米尺测量出摆线的长度，再用游标卡尺测出摆球的直径，米尺测量出摆线的长度，再用游标卡尺测出摆球的直径，然后算出摆长然后算出摆长.1、测定重力加速度时：、测定重力加速度时：摆球应选用摆球应选用_，摆线宜选用，摆线宜选用_；测摆线的长度用测摆线的长度用_，要求准确到，要求准确到_，测小球直，测小球直径用径用_，要求准确到，要求准确到_，测量摆动，测量摆动3050次时间次时间用用_；此外，还需要配备此外，还需要配备_和和_.参考答案：参考答案：重而小的实心球；轻而长且难以发生形变的细线；重

8、而小的实心球；轻而长且难以发生形变的细线；米尺；毫米；游标卡尺；米尺；毫米；游标卡尺；0.1 mm；停表；停表；铁架台；铁夹铁架台；铁夹.2、某同学测定的、某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的数值比当地公认值大，造成的原因可能是的原因可能是()摆球质量太大了；摆球质量太大了；量摆长时从悬点量到球的最下端；量摆长时从悬点量到球的最下端；摆角太大了（摆角仍小于摆角太大了（摆角仍小于10）；）；计算摆长时忘记把小球半径加进去；计算摆长时忘记把小球半径加进去；摆球不是在竖直平面内做简谐振动，而是做圆摆球不是在竖直平面内做简谐振动，而是做圆锥摆运动；锥摆运动；计算周期时，将计算周期时，将(n1)次

9、全振动误记为次全振动误记为n次全振次全振动动.参考答案：参考答案：3、在做、在做“用单摆测定重力加速度的实验用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，中为了减小误差，应注意的事项是应注意的事项是()A摆球以选密度大，体积小的小球为好摆球以选密度大，体积小的小球为好;B摆长以摆长以0.25米为宜米为宜;C摆角应小于摆角应小于10;D摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动;E要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动摆球转动;F测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时测量周期时，应从摆

10、球通过最低点时开始计时.只有只有A、B、C、D项正确项正确只有只有E、F项正确项正确 只有只有ACDEF正确正确都正确都正确 答案：答案：4、如图所示，两根等长的轻绳同悬于同一点、如图所示，两根等长的轻绳同悬于同一点O，下端各系，下端各系住一个大小相同的小球住一个大小相同的小球A、B且且mAmB，现将，现将A球向左拔球向左拔开一个小角开一个小角(5)，然后静止释放，两球在最低点发生无，然后静止释放，两球在最低点发生无机械能损失的碰撞，则它们第二次相碰的位置机械能损失的碰撞，则它们第二次相碰的位置(空气阻力空气阻力不计不计)（）（）A发生在点正下方发生在点正下方 B发生在发生在O点正下方偏左点正下方偏左C发生在发生在O点正下方偏右点正下方偏右 D若若mA=mB则则 碰撞发生在点正下方碰撞发生在点正下方答案：答案：AD ABO