1樓:
1.提出問題
伽利略最早發現了擺的等時性原理:即擺往復擺動一次所用的時間相同。早期的擺鐘就是根據這一原理製成的,那麼,不同的擺振動快慢是否相同呢?
如果不同,那麼擺的振動快慢又與哪些因素有關呢?為此我們用細線繫著金屬小球做成的單擺對這些問題進行**。
2. 我的猜想
我們猜想下列因素可能會影響到擺的振動快慢:
擺的初始擺角、擺線的長短、擺球的大小、擺球的質量等。
3 .變數控制
為了進行科學的實驗,必須對上述變數進行科學控制,即一般每次只能改變其中的一個變數,而保持其他變數不變。
4. 實驗器材
鐵架臺、細線、擺球、刻度尺、量角器、秒錶、天平、砝碼等。
5.誤差控制
1)擺往復一次所用時間可由擺擺動50次的時間求出
2)擺的長度應等於擺線長加擺球半徑
3)多次測量取平均值
4)保持擺在豎直面內擺動
6.實驗設計及資料分析 (實驗如圖1所示)
實驗1:**初始擺角對擺振動快慢的影響
取一鐵質擺球進行研究,m=43.0g, r=1.10cm,
l線=1.1130m,所得資料如表1所示:
表1:擺角對擺動快慢的影響
初始擺角θ
4060
100150
200250
320450
往復50次的時間t/s
106.2
106.1
106.2
106.2
107.0
107.2
108.2
108.5
106.2
106.2
106.2
106.4
107.0
107.1
108.1
108.6
可見,當初始擺角θ<100時,即使擺動50次,本實驗也未能發現它對擺球振動快慢的影響;當初始擺角超過100,並繼續增大時,擺球的振動微微變慢,但對每次振動而言,其影響仍可忽略。另外,實驗中我們發現,當初始擺角較大時,擺在擺動過程中振動幅度衰減比較明顯,我們認為這應該是空氣阻力作用的結果,但擺的等時性幾乎不受影響。
實驗2:**擺球質量和大小對擺振動快慢的影響
同樣選用上述鐵球做擺球,先將它和一個與之等大的輕質塑料球進行對比(半徑為1.10cm, 質量為7.0g)。
初始擺角皆為50,擺長皆為1.0110m。往復50次擺動所得時間分別為1min40.
8s和1min40.6s. 可見,此實驗表明:
擺球的質量對擺振動快慢幾乎沒有影響。
考慮到質量對擺的振動快慢沒有影響,我們又選用了一個小的銅質小球(半徑為0.79cm,質量為12.4g)和上述鐵球進行了比較實驗,初始擺角仍為50,擺長也為1.
0110m。銅球擺往復50次擺動所得時間還是1min40.8s,與鐵球擺相同。
這表明:此次實驗未發現擺球半徑變化對擺的振動快慢有影響。但擺球半徑不斷增大後,是否會對問題產生影響我們沒有做進一步的**。
但我們認為擺球不宜太大,否則空氣阻力的影響會明顯增加,從而可能會影響到擺的等時性。
實驗3:**擺長對擺振動快慢的影響
同樣選取上述鐵質擺球進行實驗,初始擺角仍定為50。測得得資料如表2所示。
從表中資料定性分析可以看出,擺長l擺越短,擺往復一次所用的時間t越少,即擺的振動越快。
為了找出t與l之間的定量關係,我們試著用excel軟體進行了資料分析。首先是對錶2的資料進行了整理(如表3),然後根據表3中的資料作出了t與l及t與l2及t與 的三張關係圖,如圖2(a)、(b)、(c)所示。
表2:擺長對擺振動快慢的影響
擺的長度l/m
擺動50次所用的時間t/s
平均每擺動一次所用的時間t/s
l1=1.1240
106.2
2.12
106.2
l2=1.0110
100.8
2.02
100.8
l3=0.8990
95.0
1.90
95.0
l4=0.8420
92.0
1.84
92.0
l5=0.7280
85.5
1.71
85.5
l6=0.61140
78.6
1.52
78.6
l7=0.2520
50.8
1.02
50.7
l8=0.0830
28.9
0.57
28.9
表3:l、l2及 與t 的資料表ll2
t1.1240
1.2634
1.0602
2.12
1.0110
1.0221
1.0055
2.02
0.8990
0.8082
0.9482
1.90
0.8420
0.7090
0.9176
1.84
0.7280
0.5300
0.8532
1.71
0.6114
0.3738
0.7819
1.57
0.2520
0.0635
0.5020
1.02
0.0830
0.0069
0.2881
0.58
圖2(a) (b)
圖2 (a)和圖2(b)表明,t與l及l2之間不存在正比關係.
對比表2中l2和l7及它們對應的單次振動的時間,我們發現,當擺長變為原來的1/4左右時,擺往復一次的時間t變為原來的1/2左右,這是否意味著t與 之間存在正比關係呢?
圖2(c)
通過圖2(c)及excel軟體分析的結果,我們發現單次擺動的時間t與與擺長的平方根 之間存在正比關係。即t=k , 式中的比例係數為2.006sm-1/2.
5. 實驗總結及新問題:
通過我們的實驗**,我們發現擺的振動快慢有這樣一些特點:
1)角度小於100,初始擺角的變化對擺的振動快慢沒有影響。但擺角不宜太大,否則空氣阻力影響加劇。
2)擺球的質量對擺的振動快慢也沒有影響,但擺球不宜太輕,否則空氣阻力的影響會顯著增加。
3)擺球的大小一般對擺的振動快慢也影響不大,但擺球不宜太大,因為那樣空氣阻力的影響會明顯增加,從而有可能會影響到擺的等時性。
4)單次擺動的時間t與與擺長的平方根 之間存在正比關係。即t=k , 式中的比例係數為2.006sm-1/2.
實驗中發現,即使擺長小到8.30cm時,這一關係仍然符合得很好。
5)我們猜測公式中的比例係數k可能與重力有關,因為小球的往復運動是在重力作用下進行的,沒有重力,擺球也就不會往復擺動。但考慮到t與擺的質量m之間沒有關係,所以我們認為它可能與g的取值有關。為此我們設想了兩種方案,一種是今後有機會在不同地方做進一步實驗加以驗證,因為不同地方的g值一般不同,如果同樣的實驗得到的比例係數也不同,那麼就可得到初步確認,然後再用excel軟體對資料進行分析,看看是否存在確定的關係;另一種是等效檢驗的方法,就是在單擺的鐵球下方或上方放一個磁鐵,通過單擺受力的變化,看它對單擺的振動快慢有無影響即可。
目前我們已通過實驗找出了定性結論,感興趣的同學不妨和我們一起**一下吧。
2樓:匿名使用者
擺的等時性原理是指不論擺動幅度大些還是小些,完成一次擺動的時間是相同的.
第一位發現擺的等時性原理的科學家是
3樓:
義大利科學家伽利略對教堂中吊燈的擺動產生了濃厚的興趣,於是自己用鐵塊製成了一個擺,通過實驗發現:不論擺動的幅度大些還是小些,完成一次擺動的時間是相等的.這在物理學中稱為擺的等時性原理.
故選a.
什麼是擺的等時性原理
4樓:傾蓋如故
擺的等時性原理是指不論擺動幅度(擺角小於5°時)大些還是小些,完成一次擺動的時間是相同的。人們公認伽利略發現了該原理,他在比薩的教堂中觀察吊燈擺動現象時引發的結論。按照等時性原理,如果擺的振幅較小,那麼擺動的週期同擺動的振幅無關。
儘管在伽利略之前的好幾個世紀中,等時性早已為阿拉伯人所熟知,但以嚴謹的科學態度去研究這一現象的科學家還是首推伽利略。
他指出擺的週期並不取決於擺線上懸掛物的多少,而只取決於擺線長度的平方根。如果不考慮阻力的影響,懸掛在等長線上的一個軟木球或一個鉛球的擺動規律是相同的。
擴充套件資料
伽利略的假設是,正如眼睛願欣賞擺的有條不紊的優雅擺姿一樣,耳朵也偏愛各種聲音的混合體有節奏地觀察共振現象:通過放大鏡觀察畫了小白點的琴絃可以瞭解琴絃的振動狀態。圖中顯示的是吉他空弦調絃情況。
在耳膜上產生同步刺激。
音符「多」、「米」、「索」像其他的和諧音一樣,其特點是:聽覺壓力的高峰是按照多音聲波的每4個波段為一組一起到來的。相反的情況是,那些振頻之間的比例為非小整數的和絃,從來不可能對耳膜產生和諧效應,它產生的只能是不和諧的干擾。
5樓:匿名使用者
高中物理講單擺時講到擺的等時性原理
在偏角很小(一般指小於10度)的情況下,單擺做簡諧運動荷蘭物理學家惠更斯確定了單擺的週期公式t=2pai根號下l比g"pai"指圓周率,l指擺長,g指重力加速度也就是說,在一個確定的地方,只要l確定,它的週期就不變
6樓:匿名使用者
擺動幅度是逐漸減小的,但每次擺動的時間都是相等的......
7樓:匿名使用者
補充樓上的,
只有偏角<=5°時,才具有等時性。
8樓:希臘式幻想
不論擺動幅度大些還是小些,完成一次擺動的時間是相同的
擺的等時性原理的介紹
9樓:匿名使用者
擺的等時抄性原理是指不論擺動幅度(
襲擺角bai
小於5°時)大些還是小些,du完成一次擺zhi動的時間是相同的。現dao在人們公認伽利略發現了該原理,他在比薩的教堂中觀察吊燈擺動現象時引發的結論。按照等時性原理,如果擺的振幅較小,那麼擺動的週期同擺動的振幅無關。
儘管在伽利略之前的好幾個世紀中,等時性早已為阿拉伯人所熟知,但以嚴謹的科學態度去研究這一現象的科學家還是首推伽利略。他指出擺的週期並不取決於擺線上懸掛物的多少,而只取決於擺線長度的平方根。如果不考慮阻力的影響,懸掛在等長線上的一個軟木球或一個鉛球的擺動規律是相同的。
擺的等時性原理是為什麼
10樓:
擺的週期公
式為:t=2π*根號下l/g.可見,擺的週期與擺長和當專地重力加速度有屬關。
擺的等時性原理誰知道??什麼是擺的等時性原理
擺的等時性原理是指無論擺動幅度 擺角小於5 時 是大是小,完成一次擺動的時間都是一樣的。普遍認為是伽利略發現了這個原理,他是在觀察比薩教堂吊燈擺動現象時得出的結論。根據等時性原理,如果擺的振幅很小,則擺的週期與擺的振幅無關。雖然等時性在伽利略之前幾個世紀就被阿拉伯人所知,但伽利略是第一個以嚴謹的科學...
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