高中物理实验八用单摆测定重力加速度解析.pdfVIP

实验八用单摆测定重力加速度 第一关：根底关展望高考 基 础 知 识 〔一〕实验目的 〔1〕学会用单摆测定当地的重力加速度. 〔2〕能正确使用秒表. 〔3〕稳固和加深对单摆周期公式的理解. 〔4〕学习用累积法减小相对误差的方法. 〔二〕实验原理 物理学中的单摆是指在细线的一端系一小球，另一端固定于悬点.假设线的伸缩和质量 忽略，小球的直径远小于线长，这样的装置称为单摆. 单摆发生机械振动时，假设摆角小于10°，这时的振动可以看成是简谐运动. 由简谐运动知识可以导出单摆的振动周期 l T=2 . g 式中l是摆长，g是当地的重力加速度.将上式变形为  2 4 l g= . T2 可以看出，只要能测定出单摆的摆长和对应的振动周期，就很容易计算出重力加速度g 的数值了. 由于一般单摆的周期都不长，例如摆长1m左右的单摆其周期约为2s.所以依靠人为的 秒表计时产生的相对误差会很大.针对这一问题本实验采用累积法计时，即不是测定一个周 期，而是测定几十个周期，例如30或50个周期.这样一来，人用秒表计时过程中产生的误 差与几十个周期的总时间相比就微乎其微了. 这种用累积法减小相对误差的方法在物理实验中经常会遇到，希望读者要认真领会其精 神实质，为以后的应用打下根底. 〔三〕实验器材 长约1m的细丝线1根、球心开有小孔的金属小球1个、带有铁夹的铁架台1个、毫米 刻度尺1根、秒表1块、游标卡尺1把. 〔四〕实验步骤 〔1〕安装 ①让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆. ②把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外， 让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如下图 .实验时以这个位置为根底 . 〔2〕实验步骤 ①用米尺测出悬线长度 l 〔准确到毫米〕，用游标卡尺测出摆球的直径d. ②将摆球从平衡位置拉开一个很小角度〔不超过10°〕，然后放开摆球，使摆球在竖直 平面内摆动. ③用秒表测出单摆完成 30 次或 50 次全振动的时间 t 〔注意记振动次数时，以摆线通过 标记为准〕. ④计算出平均完成一次全振动所用的时间，这个时间就是单摆的振动周期. ⑤改变摆长，重做几次实验，每次都要记录摆线长度 l，振动次数n 和振动总时间 t. 〔3〕实验记录 ①根据单摆的周期公式，计算出每次实验的重力加速度，求出几次实验得到的重力加速 度的平均值，即是本地区的重力加速度的平均值. ②将测得的重力加速度数值与当地重力加速度数值加以比拟，分析产生误差的可能原 因. 第二关：技法关解读高考 解 题 技 法 一、实验考前须知 技法讲解 〔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°.可通过估算振幅的方法掌握. (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，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向 通过最低位置时进行计数，且在数“零〞按下停表，开始计时计数. 典例剖析 例 1 在用单摆测定重力加速度实验中： 〔1〕为了比拟准确地测量出当地的重力加速度值，应选用以下所给器材中的哪些？将 你所选用的器材前的字母填在题后的横线上. A.长 1 m 左右的细绳； B.长 30 cm 左右的细绳； C.直径 2 cm 的铅球； D.直径 2 cm 的铁球； E.秒表； F.时钟； G.分度值是 1 cm 的直尺； H.分度值是 1 mm 的直尺； 所选器材是_________________ 〔2