2017-2018学年教科版选修3-4 学生实验:用单摆测定重力加速度 学案
2017-2018学年教科版选修3-4 学生实验:用单摆测定重力加速度 学案第2页

T∝l2、T∝、T∝......然后按照猜测来确定纵坐标轴和横坐标轴,例如可以用纵坐标表示T,横坐标表示l2,作出T-l2图像,看T-l2图像是否为直线,从而确定T与l2的关系,再尝试根据图像求出g.

5.注意事项

(1)选择材料时应选择细而不易伸长的线,比如用单根尼龙丝、丝线等,长度一般不应短于1 m,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)摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应很小.

(3)摆球摆动时,要使之保持在同一竖直平面内,不要形成圆锥摆.

(4)计算单摆的振动次数时,应从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点时计数,要测多次(如30次或50次)全振动的时间,用取平均值的办法求周期.

6.实验误差分析

(1)本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求,即:悬点是否固定,是单摆还是复摆,球、线是否符合要求,振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动,以及测量哪段长度作为摆长等等.

(2)本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上.因此,要注意测准时间(周期).要从摆球通过平衡位置开始计时,不能多记或漏记振动次数.为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值.

例1 某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中:

图1

(1)用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图1所示,则该摆球的直径为________ cm.

(2)小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是________.(填选项前的字母)

A.把单摆从平衡位置拉开30°的摆角,并在释放摆球的同时开始计时

B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为

C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大

D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小

解析 (1)游标卡尺读数=主尺读数+游标尺读数=0.9 cm+7×0.01 cm=0.97 cm

(2)要使摆球做简谐运动,摆角应小于5°,应选择密度较大的摆球,阻力的影响较小,测得重力加速度误差较小,A、D错;摆球通过最低点100次,完成50次全振动,周期是,B错;摆长应是l′+,若用悬线的长度加直径,则测出的重力加速度值偏大.

答案 (1)0.97 (2)C