2.4实验：用单摆测量重力加速度课件 教科版（2019）选择性必修第一册(共29张PPT)

(课件网) 实验：用单摆测量重力加速度 掌握简谐运动振幅的物理意义。 曾经有个广东人到瑞士旅游，看到摆钟很漂亮，就买了一个回家，但是回到广东之后发现摆钟计时不准了，而在瑞士买的时候是很准的。后来就打电话投诉，但经过鉴定摆钟的质量是没有问题的。那问题出现在哪里？摆钟是走慢了还是走快了？如何进行校准呢？ 理论上，与重力相关的物理现象都可以用来测量 地球上不同地方重力加速度g不同，同一个摆钟放到不同地方其摆动周期肯定不一样。 g在两极最大，赤道最小且随着纬度的减小而减小，随高度增加而减小。 从瑞士到广东，纬度减小，g变小，摆钟摆动周期变大，摆钟走慢了，应把摆长变短。 那么，我们除了通过自由落体运动，还有哪些方法可以测量当地的重力加速度呢？ 思考探究 由此可得： 单摆在偏角很小(如小于5°)时的摆动，可以看成是简谐运动， 其周期为： 只要想办法测量出单摆的摆长l和周期，带入 中就可以计算得出本地重力加速度g。 一、 实验目的、原理 铁架台（带铁夹），中心有孔的金属小球，约1m长的细线，米尺，游标卡尺（选用），秒表 二、 实验器材 问题1： 线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量 和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？ 线的选择：细一些、适当长一些（本实验要求1m左右）。不可伸长，且 细线质量相对于摆球质量可忽略。 摆球的选择：半径小一些（远小于摆线长度）、质量大一些。 PK PK 有弹力 无弹力 思考探究 问题2：下图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。应该选用哪种方 式？为什么？你还有更好的设计吗？ 提示：应选用乙方式悬挂，因为相对于甲装置，乙装置在单摆摆动过 程中摆长不变，且可调整摆长。 PK 三、实验步骤 1、做单摆 (1)让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔稍大一些的结，制成一个单摆。 (2)把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处作上标记。 测摆线长度 测摆球的直径 2、测摆长 用米尺量出从悬点到小球上端的悬线长l’，再用游标卡尺测量出摆球的直径d，则摆长 。 3、测周期（法一） 将单摆从平衡位置拉开一个小角度(摆角小于5°)，然后释放摆球让单摆在竖直平面内摆动，从静止释放小球且不要旋转。当单摆摆动稳定后，过平衡位置时开始计时，测量30～50次全振动的时间。计算出完成一次全振动的时间，即为单摆的振动周期T。 秒表测单摆的周期 （n为全振动的次数） 3、测周期（法二） 将单摆从平衡位置拉开一个小角度(摆角小于5°)，然后释放摆球让单摆在竖直平面内摆动，从静止释放小球且不要旋转。当单摆摆动稳定后，过平衡位置时开始计时，数出摆球通过平衡位置的次数n（摆球第一次通过平衡位置记为0），计算单摆的振动周期T。 秒表测单摆的周期 （n为通过平衡位置的次数） 4、改变摆长重测周期 将单摆的摆长变短或变长，重复实验三次，测出相应的摆长l和周期T。 秒表测单摆的周期 秒表的读数 分两部分： 小圈内表示分，每小格表示 0.5分钟； 大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒； 当分针在前0.5分内时，秒针在0～30秒内读数；当分针在后0.5分内时，秒针在30～60秒内读数。 注意秒表不估读 2分7.6秒 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 1分51.4秒 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 试一试：秒表的读数 1、平均值法 每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式 中求出g值，最后求出g的平均值。设计如表所示 ... ...