物理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單擺測(cè)重力加速度課件.ppt

單擺測(cè)定重力加速度,設(shè)計(jì)者：數(shù)理學(xué)院 10級(jí)物理本科班 堯小輝 100514025,一個(gè)小球和一根細(xì)線就可以組成一個(gè)單擺.,【實(shí)驗(yàn)原理】,單擺在擺角很小的情況下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).單擺的周期與振幅、擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān).與擺長(zhǎng)的二次方根成正比.與重力加速度的二次方根成反比.,單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其周期為：,故有：,因此只要測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)L和振動(dòng)周期T，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的值，并可研究單擺的周期跟擺長(zhǎng)的關(guān)系.,秒表的使用和讀數(shù)：,注意：當(dāng)內(nèi)側(cè)分針沒(méi)有超過(guò)半格時(shí)，外側(cè)秒針讀小于30的數(shù)字；,秒表的讀數(shù)等于內(nèi)側(cè)分針的讀數(shù)與外側(cè)秒針的讀數(shù)之和.,機(jī)械式停表只能精確到 0.1s，讀數(shù)時(shí)不需估讀.,超過(guò)半格時(shí)，外側(cè)秒針讀大于30的數(shù)字.,帶孔小鋼球一個(gè)，約1m長(zhǎng)的細(xì)線一條，鐵架臺(tái)，米尺，秒表，游標(biāo)卡尺.,【實(shí)驗(yàn)器材】,帶孔小鋼球一個(gè)，約1m長(zhǎng)的細(xì)線一條，鐵架臺(tái)，米尺，秒表，游標(biāo)卡尺.,【實(shí)驗(yàn)器材】,【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】,1、步驟 (1)取約1m長(zhǎng)的細(xì)線穿過(guò)帶孔的小鋼球，并打一個(gè)比小孔大一些的結(jié)，然后拴在桌邊的支架上，如圖所示. (2)用米尺量出懸線長(zhǎng)L，準(zhǔn)確到毫米；用游標(biāo)卡尺測(cè)擺球直徑，算出半徑r，也準(zhǔn)確到毫米。則單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)r.,(3)把單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)很小的角度(例如不超過(guò)10)，然后放開(kāi)小球讓它擺動(dòng)，用停表測(cè)量單擺完成30次全振動(dòng)（或50次）所用的時(shí)間，求出完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，這個(gè)平均時(shí)間就是單擺的周期.,(4)把測(cè)得的周期和擺長(zhǎng)的數(shù)值代入公式 ，求出重力加速度g的值.,(5)改變擺長(zhǎng)，重做幾次實(shí)驗(yàn).設(shè)計(jì)一個(gè)表格，把測(cè)得的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入表格中，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度.最后求出幾次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的平均值，即可看作本地區(qū)的重力加速度.,(1)選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)輕又不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過(guò)2 cm； (2)單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑或懸點(diǎn)不固定，擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象； (3)注意擺動(dòng)時(shí)擺角不易過(guò)大，不能超過(guò)10，以保證單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)； (4)擺球擺動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺；,【注意事項(xiàng)】,(5)測(cè)量應(yīng)在擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，因?yàn)樵诖宋恢脭[球速度最大，易于分辯小球過(guò)此位置的時(shí)刻；畫(huà)出單擺的平衡位置，作為記時(shí)的參照點(diǎn).必須是擺球同方向經(jīng)過(guò)平衡位置記一次數(shù). (6)測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)時(shí)應(yīng)使擺球處于自然下垂?fàn)顟B(tài)，用米尺測(cè)量出擺線的長(zhǎng)度，再用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑，然后算出擺長(zhǎng).,1、測(cè)定重力加速度時(shí)： 擺球應(yīng)選用_，擺線宜選用_； 測(cè)擺線的長(zhǎng)度用_，要求準(zhǔn)確到_，測(cè)小球直徑用_，要求準(zhǔn)確到_，測(cè)量擺動(dòng)3050次時(shí)間用_； 此外，還需要配備_和_.,參考答案： 重而小的實(shí)心球；輕而長(zhǎng)且難以發(fā)生形變的細(xì)線； 米尺；毫米；游標(biāo)卡尺；0. 1 mm；停表； 鐵架臺(tái)；鐵夾.,【實(shí)驗(yàn)練習(xí)】,2、某同學(xué)測(cè)定的g的數(shù)值比當(dāng)?shù)毓J(rèn)值大，造成的原因可能是( ) 擺球質(zhì)量太大了； 量擺長(zhǎng)時(shí)從懸點(diǎn)量到球的最下端； 擺角太大了（擺角仍小于10）； 計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)忘記把小球半徑加進(jìn)去； 擺球不是在豎直平面內(nèi)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，而是做圓錐擺運(yùn)動(dòng)； 計(jì)算周期時(shí)，將(n1)次全振動(dòng)誤記為n次全振動(dòng).,參考答案： ,3、在做“用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)”中為了減小誤差，應(yīng)注意的事項(xiàng)是( ) A擺球以選密度大，體積小的小球?yàn)楹?; B擺長(zhǎng)以0.25米為宜 ; C擺角應(yīng)小于10; D擺線的懸點(diǎn)要固定，方不會(huì)在擺動(dòng)中出現(xiàn)移動(dòng)或晃動(dòng) ; E要使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，不得使其形成錐形擺或擺球轉(zhuǎn)動(dòng) ; F測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)從擺球通過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) . 只有A、B、C、D項(xiàng)正確 只有E、F項(xiàng)正確 只有ACDEF正確 都正確,答案： ,4、如圖所示，兩根等長(zhǎng)的輕繩同懸于同一點(diǎn)O，下端各系住一個(gè)大小相同的小球A、B且mAmB，現(xiàn)將A球向左拔開(kāi)一個(gè)小角(5)，然后靜止釋放，兩球在最低點(diǎn)發(fā)生無(wú)機(jī)械能損失的碰撞，則它們第二次相碰的位置 (空氣阻力不計(jì)) （ ） A發(fā)生在點(diǎn)正下方 B發(fā)生在O點(diǎn)正下方偏左 C發(fā)生在O點(diǎn)正下方偏右 D若mA= mB則 碰撞發(fā)生在點(diǎn)正下方,答案： AD,