實(shí)驗(yàn)二 用單擺測(cè)定重力加速度

實(shí)驗(yàn)二 用單擺測(cè)定重力加速度【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹坷脝螖[測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋ㄍ瑫r(shí)練習(xí)米尺和游標(biāo)卡尺的使用）?！緦?shí)驗(yàn)原理】單擺在擺角小于5°時(shí)的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)，其固有周期為T=2，由此可得g=。據(jù)此，只要測(cè)出擺長l和周期T，即可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭值。【實(shí)驗(yàn)器材】鐵架臺(tái)（帶鐵夾），中心有孔的金屬小球，約1m長的細(xì)線，米尺，游標(biāo)卡尺（選用），秒表?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，制成一個(gè)單擺。2將鐵夾固定在鐵架臺(tái)的上端，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，把做好的單擺固定在鐵夾上，使擺球自由下垂。3測(cè)量單擺的擺長l：用米尺測(cè)出懸點(diǎn)到球心間的距離；或用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑2r，再用米尺測(cè)出從懸點(diǎn)至小球上端的懸線長l'，則擺長l=l'+r。4把單擺從平衡位置拉開一個(gè)小角度（不大于5°），使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，用秒表測(cè)量單擺完成n=30次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，求出完成一次全振動(dòng)所用的平均時(shí)間，這就是單擺的周期T=t/n。5將測(cè)出的擺長l和周期T代入公式g=求出重力加速度g的值。6變更擺長重做兩次，并求出三次所得的g的平均值?！咀⒁馐马?xiàng)】1選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2cm。2單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象。3注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5°，可通過估算振幅的辦法掌握（如：擺長1m，振幅約8cm）。4釋放擺球時(shí)，不能有橫向作用，以免形成錐擺?？捎媚粗负褪持篙p輕捏住擺球，然后同時(shí)分開兩手指，就能使擺球在同一個(gè)豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。5計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)以擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí)。以后擺球從同一方向通過最低位置時(shí)，進(jìn)行計(jì)數(shù)?？刹捎谩暗褂?jì)時(shí)”法，在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)?！纠}】1某同學(xué)在做“利用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，先測(cè)得擺線長為101.00cm，擺球直徑為2.00cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間為101.5s。則 （1）他測(cè)得的重力加速度g=_m/s2。 （2）他測(cè)得的g值偏小，可能的原因是 A測(cè)擺線長時(shí)擺線拉得過緊 B擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了 C開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過遲按下 D實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次 （3）為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長l并測(cè)出相應(yīng)的周期T，從而得出一組對(duì)應(yīng)的l與T的數(shù)據(jù)，如表21所示。描點(diǎn)并作出T2-l圖線。通過圖線求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=_.T2/s2l/m2.402.602.803.003.203.400.6 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85表21序號(hào)擺長l/mT2/s210.6002.4720.6502.6730.7002.8840.7503.0850.8003.2960.8503.490312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213140 12 3 910圖21(4)某此實(shí)驗(yàn)?zāi)炒螠y(cè)量時(shí)，秒表記時(shí)如圖21所示，則秒表的示數(shù)為： s(5)在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用擺長l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g=_如果已知擺球直徑為2.00厘米，讓刻度尺的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖13所示，那么單擺擺長是_，如果測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖14中秒表所示，那么秒表讀數(shù)是_秒，單擺的擺動(dòng)周期是_秒圖14圖13附：游標(biāo)卡尺的使用結(jié)構(gòu)：01234567890012345678910緊固螺釘內(nèi)測(cè)量爪外測(cè)量爪主尺游標(biāo)尺深度尺尺身原理：主尺的最小分度是1毫米。游標(biāo)尺上有10個(gè)小的等分刻度，它們的總長等于9毫米因此游標(biāo)尺的每一分度比主尺的最小分度相差0.1毫米。所以當(dāng)左、腳合在一起，游標(biāo)的零刻線與主尺的零刻線重合，除了游標(biāo)的第十條刻線也與主尺的9毫米的刻線重合外，其余刻線都不重合。在兩側(cè)兩招之間放一厚.mm的紙片，游標(biāo)尺就像有移動(dòng).mm，這時(shí)它的第一條刻線與主尺的mm刻線重合，其余的刻線都與主尺上的刻線不重合。同樣，在兩側(cè)兩招之間放一張厚.5mm的紙片，游標(biāo)尺的第五條刻線與主尺的5mm刻線重合，其余的刻線都與主尺上的刻線不重合。所以被測(cè)薄片的厚度不超過1mm時(shí)，游標(biāo)尺的第幾條刻線與主尺的某一刻線重合，就表示薄片的厚度是零點(diǎn)幾毫米。在測(cè)量大于1mm的長度時(shí)，整的毫米數(shù)由主尺上讀出，十分之幾毫米從游標(biāo)尺上讀出。例：游標(biāo)卡尺的主尺最小分度是1mm，則圖11中三個(gè)測(cè)量的結(jié)果分別為：甲甲圖測(cè)量結(jié)果 mm；乙乙圖測(cè)量結(jié)果 mm；丙丙圖測(cè)量結(jié)果 mm；案：（1）9.76；（2）B；（3）42/k。 5