《探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度》教案
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约2320字。
九、探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
(一)目的
1.学会用单摆侧当地的重力加速度;
2.能正确熟练地使用秒表。
(二)器材
长约1m的细线,通过求新开孔的金属小球,带有铁夹的铁架台,游标卡尺,米尺,秒表
(三)原理
单摆在摆角很小时,振动周期跟摆角大小和小球质量无关,单摆作简谐运动。单摆周期公式是,变换公式得到,因此测出单摆摆长l和周期T,就可以求出当地的重力加速度g。
(四)步骤
1.让细线的一端穿过摆球的小孔,然后打一个比小孔大的结。线的另一端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌边以外,让摆球自然下垂。
2.用米尺量出悬线长度l′,用游标卡尺测出摆球的直径d,则摆长。
3.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过5°)后释放。为了使摆球旨在一个竖直面内摆动,释放小球时不要发生旋转,使单摆作简谐运动。从摆球通过平衡位置时开始计时,输出以后摆球每次从同一方向通过平衡位置的次数n,用秒表记下所用时间t,则单摆的周期。
4.根据单摆周期公式计算出重力加速度。
5.变更摆长,重做几次实验,计算出每次实验得到的重力加速度值。
6.把测得的数据和计算结果填入表格中,求出几次实验得到的重力加速度的平均值,即可得出本地的重力加速度。
7.可以多做几次实验,由几组l、T值作出T2—l图像,利用图像的斜率,算出重力加速度g的值。(五)数据记录及处理
1.图表法处理数据
次数 线长
l′/m 摆球直径d/m 摆长
l/m 次数
n 时间
t/s /s
g/(m•s-2) /(m•s-2)
1
2
3
2.图像法处理数据
多做几次实验,由几组l、T值作出T2—l图像,利用图像的斜率,算出重力加速度g的值。
次数 1 2 3 4 5 6 7
T/s
T2/s2
l/m
图像斜率为,当地重力加速度g= m/s2。(六)注意事项
1.要在小球悬挂静止状态时测量悬线的长度。
2.控制摆球摆动时摆线偏离竖直方向不超过5°,可以通过估算振幅的方法来掌握。当摆角θ=5°时,若摆长等于1m,则振幅应小于8.72cm。
3.摆球摆动时应保持在一个竖直平面内,不要形成圆锥摆。
4.测单摆周期时,应从摆球通过平衡位置开始计时,并且采用倒数到0开始计时的方法较好,即4,3,2,1,0,在数“零”时同时按下秒表开始计数。
(七)例题分析
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