实验:用单摆测定重力加速度
1明确实验目的,理解实验原理;通过实验,探究单摆的周期与摆长及重力加速度的关系。
2.自主学习,小组合作探究,学会使用秒表,掌握实验步骤,并能正确进行实验操作
3.激情投入,领会科学探究中严谨、务实、友好合作的精神和态度
重、难点:实验原理的理解;实验数据的处理。
课前预习案
一、实验目的
1.利用单摆测定当地的重力加速度.
2.巩固和加深对单摆周期公式的理解.
二、实验原理
单摆在偏角很小(如小于5°)时的摆动,可以看成是简谐运动.其固有周期为T=2π ,g由此可得g= .据此,只要测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度值.
三、实验器材
长约1 m的细线、稍重的带孔小铁球1个、带有铁夹的铁架台1个、米尺1把、秒表1块、游标卡尺.
四、实验步骤
1.做单摆。让线的一端穿过小球的小孔,然后打一个线结,做成单摆,如图所示.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,让摆球自然下垂,在单摆平衡位置处做上标记.
2.测摆长。用米尺量出摆线长度l′,精确到毫米,用游标卡尺测出摆球的直径d,即得
dd出小球半径为,计算出摆长l=l′+. 22
3.测周期。把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(如小于5°),然后放开小球,让小球摆动,摆动稳定后,从摆球通过平衡位置时开始计时,数出以后摆球通过平衡位置的次数n
2t(80~100次),用秒表记下所用的时间t,则单摆振动的周期T=. n
4.变单长。改变摆长,重做几次实验,利用公式计算出每次实验测出的重力加速度值,求出它们的平均值,即为当地的重力加速度值.
五、注意事项
(1)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,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或悬点不固定,摆长改变的现象;
(3)注意摆动时摆角不易过大,不能超过5º,以保证单摆做简谐
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.必须是摆球同方向经过平衡位置记一次数.
(6)测量单摆的振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,然后算出摆长,要
准确到毫米位.
附:秒表构造及读数
1、外壳按钮:使指针启动、停止和回零,如图所示。