高中物理 第1章 機(jī)械振動(dòng) 第五節(jié)用單擺測定重力加速度素材 粵教版選修3-4（通用）

第五課時(shí) 用單擺測定重力加速度 課前預(yù)習(xí) 情景素材 小明想用單擺測當(dāng)?shù)刂亓铀俣?他想用(不易伸長的細(xì)線約1 m)中心有孔的重球組成了一個(gè)單擺該如何操作，怎樣求出g.還需哪些器材？ 簡答：單擺的擺角很小(不超過10°)時(shí)，其擺動(dòng)可以看作為簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)周期為：T=，其中l(wèi)為擺長，g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋纱丝傻胓=，據(jù)此，只要測出擺長l和周期T，就可計(jì)算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭的數(shù)值. 所需器材： 鐵架臺(tái)及鐵夾，機(jī)械秒表，米尺和游標(biāo)卡尺. 操作步驟： (1)讓線的一端穿過小球的小孔，然后打一個(gè)線結(jié)，做成單擺.如圖1-5-1所示. 圖1-5-1 (2)把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，在單擺平衡位置處作上標(biāo)記，如圖1-5-1所示. (3)用米尺量出擺線長度l′，精確到mm，用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑，即得出小球半徑r，也精確到mm，計(jì)算出擺長l=l′+r. (4)把單擺從平衡位置處拉開一個(gè)很小的角度(不超過10°)，然后放開小球，讓小球擺動(dòng)，待擺動(dòng)平穩(wěn)后測出單擺完成30—50次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，計(jì)算出小球完成一次全振動(dòng)所用時(shí)間，這個(gè)時(shí)間就是單擺的振動(dòng)周期，即T=(N為全振動(dòng)的次數(shù)). (5)根據(jù)單擺振動(dòng)周期公式T=，計(jì)算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋篻=. (6)改變擺長，重做幾次實(shí)驗(yàn)，計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度值，求出它們的平均值，即為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎? 知識(shí)預(yù)覽 實(shí)驗(yàn)操作需注意以下幾點(diǎn)： ①實(shí)驗(yàn)所用的單擺應(yīng)符合理論要求，即：線要細(xì)線且彈性要小，擺球用密度和質(zhì)量較大的小球，并且要在擺角不超過10°的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)； ②要使單擺在豎直平面內(nèi)振動(dòng)，不能使其形成圓錐擺，方法是擺球拉到一定位置后由靜止釋放； ③測量擺長時(shí)，用毫米刻度尺從懸點(diǎn)一直量到球心； ④測單擺周期時(shí)，應(yīng)從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，并且采用倒數(shù)到0開始計(jì)時(shí)的方法，4、3、2、1、0、1、2、3、…，在數(shù)“0”的同時(shí)按下秒表開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)； ⑤要注意進(jìn)行多次測量，并取平均值.