1、2.5实验:用单摆测量重力加速度横州市百合中学韦衍虎18276143537问题导入理论上,与重力相关的物理现象都可以用来测量g。利用自由落体运动平抛体运动单摆运动一、实验思路22Tl4ggl2T重力加速度当摆角较小时(5),单摆做简谐运动需要测量哪些物理量?想一想应该如何设计实验装置、选择实验器材?怎样才能减小实验误差?量角器二、实验装置问题:问题:如何选择摆线和摆球?为什么?如何选择摆线和摆球?为什么?下面有两种不同的悬挂方式,应该选哪种?为什么?下面有两种不同的悬挂方式,应该选哪种?为什么?细线:不可伸长,没有质量小球:质点、密度大固定三、物理量的测量1.摆长的测量用刻度尺直接侧量小球球心
2、与悬挂点之间的距离作为摆长l。用游标卡尺测量小球的直径d,用刻度尺测量悬挂点与小球上端之间的距离l,则摆长lld/2。用刻度尺先测量悬挂点与小球上端之间的距离l1,再测量悬挂点与小球下端之间的距离l2,则可得摆长l(l1l2)/21.周期的测量 实际上单摆的周期很短,可想而知,用停表直接测量一个周期的误差会很大。为了减小误差,可以测量多次全振动的总时间,用这个总时间除以全振动的次数,就能求出一个周期的时间,Tt/n。问题:当小球摆到什么位置时开始计时?A B O 四、数据分析 平均值法:改变摆长,重做几次实验计算出每次实验的重力加速度,最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值。图象法:分别以图
3、象法:分别以l和和T2为纵坐标和横坐标,作出为纵坐标和横坐标,作出 的图象,它的图象,它应该是过原点的应该是过原点的一条直线一条直线,根据这条直线可以求出斜率,根据这条直线可以求出斜率k,则重力加速度,则重力加速度值值g42k。例1:在用单摆测量重力加速度的实验中,下面的叙述哪些是正确的,哪些是错误的?A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的C.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆角较大D.用刻度尺测量摆线的长度l,这就是单摆的摆长E.释放摆球,从摆球经过平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆周期T t/5
4、0课堂练习ABE例2:某同学在实验探究a、b两个物理量之间的定量关系时,测得了6组实验数据如下表所示,它们的单位为 P、Q。请用图像处理实验数据,寻找它们之间的定量关系,根据图像推出a、b之间关系的表达式,如果有常数,写出常数的数值和单位。课堂练习a/P0.50.80.91.01.21.5b/Q1.421.791.902.002.202.45xy课堂练习例3:某一弹簧振子完成10次全振动需要2s的时间,在此2s的时间内通过的路程是80cm。求此弹簧振子的振幅、周期和频率。解:cm24010cm80As2010s2T.Hz5T1f课堂练习例4:一个单摆在质量为 m1半径为 R1 的星球上做周期为T1的简谐运动,在质量为m2半径为R2的星球上做周期为T2的简谐运动。求T1与T2之比。解:忽略星球自转,有2GMmmgR,得2GMgR所以,1121GmgR2222GmgR因为是同样的单摆,摆长是一样的,根据单摆的周期公式有,2121gl2gl2TT带入数据得:112221TRmTRm