116用单摆测量重力加速度的大小（实验）精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题

VIP免费

2025-01-03 0 0 453KB 12 页 5.9玖币

侵权投诉

116 用单摆测量重力加速度的大小（实验）

一.必备知识

1.实验原理

由单摆的周期公式

＝2π ，可得出

＝

，测出单摆的摆长

和振动周期

，就可求出当

地的重力加速度

。

2.实验器材

带中心孔的小钢球、约 1 m 长的细线、带有铁夹的铁架台、游标卡尺、毫米刻度尺、停

表。

3.实验步骤

（1）做单摆

取约 1 m 长的细线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另

一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示。

（2）测摆长

用毫米刻度尺量出摆线长

(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径

，则单摆的摆长

＝

＋。

（3）测周期

将单摆从平衡位置拉开一个角度(不超过 5°)，然后释放小球，记下单摆摆动 30 次或 50

次全振动的总时间，算出平均每摆动一次全振动的时间，即为单摆的振动周期

。

（4）改变摆长，重做几次实验。

4.数据处理的两种方法：

方法一：公式法。

根据公式

＝2π，

＝。将测得的几组周期

和摆长

分别代入公式

＝中算出多组重力

加速度

的值，再求出

的平均值，即为当地重力加速度的值。

方法二：图像法。

由单摆的周期公式

＝2π 可得

＝

2，因此以摆长

为纵轴，以

2为横轴描点作图，作

出的

2图像理论上是一条过原点的直线，如图所示，求出图像的斜率

，即可求出

值。

＝4π2

，

＝＝。

1 / 12

116 用单摆测量重力加速度的大小（实验）

5.误差分析

（1）本实验的系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求，即：悬点固定，小球质

量大、体积小，细线轻质非弹性，振动是在同一竖直平面内的振动，这些要求是否符合。

（2）本实验的偶然误差主要来自时间的测量和摆线长度的测量，因此，要从摆球通过平

衡位置时开始计时，不能多计或漏计摆球全振动次数。使用刻度尺测量摆线长度时，要多次

测量取平均值以减小误差。

（3）利用图像法处理数据具有形象、直观的特点，同时也能减小实验误差。利用图像法

分析处理时要特别注意图像的斜率及截距的物理意义。

6.注意事项

（1）小球选用密度大的钢球。

（2）选用 1 m 左右难以伸缩，且尽量轻的细线。

（3）悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定。

（4）单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于 5°。

（5）选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数。

二.典型例题

题型一：实验原理与等效重力加速度

例1　在“用单摆测量重力加速度”的实验中：

(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于 5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆

球应是经过最________(填“高”或“低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所

用的时间，求出周期。图甲中停表示数为一单摆全振动 50 次所用的时间，则单摆振动周期为

________。

(2)用最小刻度为 1 mm 的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。

为悬挂点，从图乙中可

2 / 12

116 用单摆测量重力加速度的大小（实验）

知单摆的摆长为_______ m。

(3)若用

表示摆长，

表示周期，那么重力加速度的表达式为

＝________。

(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相

反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球

的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________。

A．甲的说法正确

B．乙的说法正确

C．两学生的说法都是错误的

答案：　(1)低　2.05 s　(2)0.9980　(3)　(4)A。

解析：(1)摆球经过最低点时小球速度最大，容易观察和计时；图甲中停表的示数为 1.5

min＋12.5 s＝102.5 s，则周期

＝ s＝2.05 s。

(2)从悬点到球心的距离即为摆长，可得

＝0.9980 m。

(3)由单摆周期公式

＝2π 可得

＝。

(4)由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等效重力

加速度减小，因而振动周期变大，A 正确。

题型二：数据处理与误差分析

例2　利用单摆测当地重力加速度的实验中：

(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示，小球直径

＝________ cm。

(2)某同学测量数据如表，请在图乙中画出

2图像。

/m 0.400 0.500 0.600 0.800 1.200

2/s21.60 2.10 2.40 3.20 4.80

由图像可得重力加速度

＝________ m/s2(保留三位有效数字)。

(3)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图

3 / 12

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

5.9 玖币 0人已下载

立即下载 VIP免费下载

摘要：

116用单摆测量重力加速度的大小（实验）一.必备知识1.实验原理由单摆的周期公式T＝2π，可得出g＝l，测出单摆的摆长l和振动周期T，就可求出当地的重力加速度g。2.实验器材带中心孔的小钢球、约1m长的细线、带有铁夹的铁架台、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。3.实验步骤（1）做单摆取约1m长的细线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示。（2）测摆长用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D，则单摆的摆长l＝L＋。（3）测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度(不超过5°)，然后释放小球...

展开>> 收起<<

116用单摆测量重力加速度的大小（实验）精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题.doc

共12页,预览3页

还剩页未读，继续阅读

声明：本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接被用户下载，本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有。玖贝云文库仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对上载内容本身不做任何修改或编辑。若文档所含内容侵犯了您的版权或隐私，请立即通知玖贝云文库，我们立即给予删除！

116用单摆测量重力加速度的大小（实验）精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

热门标签

举报选择: