1樓:匿名使用者
重力加速度
單擺實驗 【實驗目的】
1. 用單擺測量當地的重力加速度。
2. 研究單擺振動的週期。
【儀器用具】
單擺,米尺,停表(或數字毫秒計,),遊標卡尺。
【實驗原理】
用重量可忽視的細線吊起一質量為 的小重錘,使其左右擺動,當擺角為 時,重錘所受合外力大小等於 (圖1),其中 為當地的重力加速度,這時錘的線加速度 。設單擺長為 ,則擺的角加速度 等於 ,即
. (1)
當擺角甚小時(一般講 4°),可認為 ,這時
. (2)
即振動的角加速度和角位移成比例,式中的負號表示角加速度和角位移的方向總是相反。此時單擺的振動是簡諧振動。從理論分析得知,其振動週期 和上述比例係數的關係是 ,所以
. (3)
式中 為單擺擺長,是擺錘重到懸點的距離, 為當地的重力加速度。變換式(3)可得
. (4)
將測出的擺長 和對應和週期 代入上式可求出當地的重力加速度之值。又可將此式改寫成
. (5)
這表示 和 之間,具有線性關係, 為其斜率,如就各種擺長測出各對應週期,則可從 圖線的斜率求出 值。
擺的振動週期 和擺角 之間的關係,經理論推導可得
. 其中 為0°時的週期。如略去 及其後各項,則
. (6)
如測出不同擺角 的週期 ,作 圖線就可檢驗此式。
【實驗內容與要求】
1. 取擺長約為1m的單擺,用米尺測量擺線長 ,用遊標卡尺測量擺錘的高度 ,各兩次。用米尺測長度時,應注意使米尺和被測擺線平行,並儘量靠近,讀數時視線要和尺的方向垂直以防止由於視差產生的誤差。
用停表測量單擺連續擺動50個週期的時間 ,測6次。注意擺角 要小於5°。
用停表測週期時,應在擺錘通過平衡位置時按停表並數「0」,在完成一個週期時
「1」,以後繼續在每完成一個週期時數2、3、…,最後,在數第50的同時停住停
表。2. 將擺長每次縮短約10cm,測其擺長及其週期.
3. 用步驟1的資料求 及其誤差。
4. 用步驟1和2的資料作 圖線,並求直線的斜率和 值。
5. 用步驟3的資料作 圖線,從圖線的截距和斜率,檢驗式(6)中 的
係數是否等於 。
【注意事項】
1. 使用停表前先上緊發條,但不要過緊,以免損壞發條。
2. 按表時不要用力過猛,以防損壞機件。
3. 回表後,如秒錶不指零,應記下其數值(零點讀數),實驗後從測量值中將其減去
(注意符號)。
4. 要特別注意防止摔碰停表,不使用時一定將表放在實驗臺**的盒中。
2樓:yes玥玖
(2009•河北)小明在用單擺做動能和勢能轉化的實驗中,感到小球往返擺動的時間很有規律.於是猜想,小球往返擺動一次的時間可能與小球的質量、擺長l以及擺動的幅度s有關.小明用圖所示的裝置,對猜想進行**.
(1)用一小球,使其擺動,記下小球往返擺動次數和所用的時間;在擺長不變的條件下,用質量不同的小球,重複實驗.小明經計算分析得出結論:在擺長不變的條件下,小球往返擺動一次所用的時間與小球的質量無關.
針對猜想,小明在實驗過程中可能忽視的一個因素是:
小球擺動的幅度應保持不變小球擺動的幅度應保持不變
.(2)為了研究小球往返擺動一次所用時間與擺長的關係,請你寫出實驗方法.
用同一小球,在保持擺動幅度不變的條件下,比較擺長不同時,小球往返擺動一次所用的時間用同一小球,在保持擺動幅度不變的條件下,比較擺長不同時,小球往返擺動一次所用的時間
.考點:動能和勢能的轉化與守恆;物理學方法.專題:實驗題;簡答題;控制變數法.分析:(1)一個物理量受多個因素的影響,研究其中一個因素時,要採用控制變數法.
(2)小球往返一次的時間可能跟質量、擺長、擺動幅度有關.解答:解:(1)小球往返一次的時間可能跟質量、擺長、擺動幅度有關.研究往返一次的時間跟質量的關係,一定保持擺長和擺動幅度相同.
(2)研究往返一次的時間跟擺長的關係,一定保持質量和擺動幅度相同.
故答案為:(1)小球擺動的幅度應保持不變.
(2)用同一小球,在保持擺動幅度不變的條件下,比較擺長不同時,記下小球往返擺動次數和所用的時間.點評:(1)掌握用控制變數法研究物理量的影響因素.
(2)小球往返一次的時間只跟擺長有關.
科學問題(高手進)
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