试验五用单摆测重力加速度.doc

学生物理实验 用单摆测重力加速度用单摆测重力加速度实验目的：学习用单摆测定重力加速度的方法，测出当地的重力加速度。实验器材细线，带孔小铁球，铁架台，秒表，木夹实验原理单摆在偏角时，可视为简谐振动，其振动周期T ，且T的大小与单摆和摆球无关5，2，振幅，质量。准备作业1用长约1米的细线系住金属球做成一个单摆。在测量单摆的摆长时，应先把单摆挂在悬点，测量到的长度。如单摆悬线长度为l0，摆球直径为d，则单摆的摆长l悬点，摆球球心，l0d/2。2下面正确测定单摆振动周期的方法是D（ ）（A）把摆球从平衡位置拉开到某一位置，然后由静止释放摆球，在释放摆球的同时启动秒表开始计时，当摆球再次回到原来位置时，按停秒表停止计时（B）以单摆在最大位移处为计时基准位置，用秒表测出摆球第n次回到基准位置的时间t，则Tt/n（C）以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每经过最低位置，记数一次，用秒表记录摆球n次经过最低位置的时间t，则Tt/n（D）以摆球在最低位置处为计时基准位置，摆球每从同一方向经过摆球的最低位置记数一次，用秒表记录摆球从同一方向n次经过摆球的最低位置时的时间t，则Tt/n实验步骤1把摆球用细线悬挂在铁架台上，摆长最好能有1米左右，这样可使测量结果准确些。2测量摆长l。单摆的摆长是从悬点到摆球中心的距离，即悬线长与摆球半径之和。由于摆球所受重力，悬线将略有伸长，所以应将单摆悬挂起来测量摆长。3由于单摆在摆动时角度不能超过5，故在用手拉摆球偏离平衡位置时，应在小于5时释放。为了使摆球只在一个竖直平面内摆动，释放摆球时，不要发生旋转。4为了使单摆的周期测量准确，每次可记录单摆完成3050次全振动的时间，除以振动次数，求出周期Tt/n。数据处理方案一：公式法1做四次实验，测定各个物理量；2列出重力加速度的计算式，并计算出实验结果并取平均值；T2g摆长l（m）摆动次数n振动时间t（s）周期T（s）重力加速度（m/s2）1130g120.930g230.730g340.530g4平均值g（g1g2g3g4)/4方案二：作图法作T2l图象，由g42可以知道T2l图象应是一根过原点的直线，其斜率k的物理意义是。所以作出T2l图象后求斜率k（k），然后可求出重力加速度g用单摆测重力加速度数据实验次数周期T（s）T2（s2）摆长l（m）1234g m/s2。讨论题1下述器材中挑选哪些来做实验要好一些？摆线：1米长的丝线，1米长的绳子，30厘米长的细铁丝，长橡皮筋；摆锤：铝质空心小球，软木实心小球，铅质实心小球，大钢球；钟表：闹钟，电钟，手表，秒表。2测量摆长时要注意什么？实验时如将摆线上端打一个圈挂在铁架台上或者将摆线绕在铁架台上，如图所示，这样做好吗？为什么操作时应把线的上端用铁夹固定在铁架台上，注意不宜把它绕在铁夹上以防摆动时摆长发生变化。？3以下是一位学生利用单摆测重力加速度的实验步骤，请指出他的错误：（1）取一根丝线，一端穿过球心的小孔，然后打一个结，另一端缠绕在铁架台的夹子上（2）将摆球向一侧偏离10后放开摆球（3）在放开摆球的同时开始计时（4）记下摆球完成一次全振动的时间，即为周期T相关习题1 关于用单摆测定重力加速度的实验中，幅角必须小于5，其原因是C（ ）（A）因为单摆振动周期与振幅有关，幅角超过5周期偏大（B）因为振动幅角越大受空气阻力越大，影响实验效果（C）振动幅角超过5，单摆的振动不再是简谐振动，周期公式失效（D）幅角太大一定会使摆球作圆锥摆运动2 关于用单摆测重力加速度的实验，下述错误的是BCD（ ）（A）计时应测量30次以上全振动时间，并要重复三次以上（B）测量摆长时应把系小球的细线拉直放到水平桌面上用米尺量出它的长度（C）使用秒表时应在摆动到最高点时，起始和结束秒表计时（D）因为单摆的振动周期与摆球质量无关，所以选用摆球时，重一些的实心钢球和轻质空心小塑料球效果一样3 某同学在实验室中使用单摆测重力加速度的实验中发现，他所测得的重力加速度大于公认值，其原因可能是BD（ ）（A）所用摆球质量太大（B）铁架台的底座有磁性物质对小球有磁场引力（C）将N1次全振动误数作N次（D）以摆线加上小球直径作摆长代入公式4 （1999上海）在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长和周期T计算重力加速度的公式是g 。如果已知摆球直径为2.00厘米，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如下图左所示，那么单摆摆长是 。如果测定了40次全振动的时间如下图右中秒表所示，那么秒表读数是 秒，单摆的摆动周期是 秒，0.8740米或87.40厘米（0.874米或87.4厘米不扣分），75.2，1.88。5 用单摆测重力加速度实验中，某同学测定35次全振动所用的时间如图中秒表所示，那么此单摆的振动周期为s，如果摆线长为99.22cm，摆球直径为15.60mm，那么此单摆的摆长为m，重力加速度的测量值为m/s270.4，1，9.76。6 （1996上海）某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.50厘米，摆球直径为2.0厘米，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间（如右图）。则：该摆摆长为 厘米，秒表所示读数为 秒 98.5（填98.50不扣分），99.8 B 。（单选题）如果他测得的g值偏小，可能的原因是： （ ）（A）测摆线长时摆线拉得过紧（B）摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了（C）开始计时时，秒表过迟按下（D）实验中误将49次全振动数为50次为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长并测出相应的周期T，从而得出一组对应的与T的数据，再以为横座标，T2为纵座标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率为K。则重力加速度g 。（用K表示）7 某同学在做用单摆测定重力加速度实验时，以T2（T为周期）为纵坐标，以摆长L为横坐标，多取几组T与L值，采用描点法在T2L图上得到一条过原点的直线，如图所示中的a。若该同学在实验中将摆线长当作摆长，得到的图线将是（填“a”、“b”或“c”）。用该直线求得的重力加速度将（填“偏大”，“偏小”或“不变”b，不变）。8 用单摆测定重力加速度的实验中，由于悬挂点因为某原因被遮挡住，不能测量也无法把悬线取下，某同学就用如下方法进行操作，他先在未知摆长的条件下测量此单摆的周期为T1，然后他将摆球解下，把线剪去l以后再测量此摆的周期为T2，然后经分析他得出如下结论，其中正确的是B（ ）（A）重力加速度的测量值为g（B）重力加速度的测量值为g（C）重力加速度的测量值为g（D）以上都不对，他设计的方法不能测出重力加速度9 （2006上海调研）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，将一单摆装置竖直悬于某一深度为h（未知）且开口向下的固定小筒中（单摆的下部分露出筒外），如图甲所示。将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁。如果本实验的长度测量工具只能测量出筒下端口到摆球球心之间的距离l，并通过改变l而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、l为横轴，作出T2l图像，则可以由此图像得出我们想要测量的物理量。（1）现有如下测量工具：A时钟；B秒表；C天平；D毫米刻度尺，本实验所需的测量工具有： （1）BD（2分），（2）a（2分），（3）30（2分），9.86（2分）。（2）如果实验中所得到的T2l图像如图乙所示，那么真正的图像应该是a、b、c中的 。（3）由图像可知，小筒的深度h cm；当地重力加速度g m/s2。10 （2008浦东期末）在“用单摆测重力加速度”的实验中，某同学发现单摆的摆角（即单摆偏离平衡位置的最大角度）逐渐减小。一次测量中，他使用摆长为0.960m的单摆，如图所示。摆球从摆角5开始振动，某次当摆球从A到B经过平衡位置O时开始计时，发现该单摆随后经过30次全振动的总时间是59.6s，经过50次全振动停止在平衡位置（1） 9.6 m/s2；偏小。（2）n4.040.04n（n100）（3）6.7m（保留一位小数）；3.5104倍。ABO（1）该同学测得当地的重力加速度值约为_m/s2；由于空气阻力的影响，该同学测得的重力加速度值_（选填“偏大”、“偏小”或“不变（1） 9.6 m/s2；偏小。（2）n4.040.04n（n100）（3）6.7m（保留一位小数）；3.5104倍。”）。（2）如果用“摆角专用测量仪”测得摆角随单摆左右摆动次数的增加而均匀减小，即从计时开始，摆球从O运动到B，对应的摆角为14.00；接着从O运动到A对应的摆角为2；然后又从O运动到B对应的摆角为3；请写出摆角n与n的关系式n_。（3）该单摆50次全振动通过的总路程约为_m（保留一位小数）；空气对该单摆的平均阻力大小f是摆球所受重力大小mg的_倍。11 （2008上海高考）在“用单摆测重力加速度”的实验中。（1）某同学的操作步骤为：a取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上b用米尺量得细线长度lc在细线偏离竖直方向5位置释放小球d用秒表记录小球完成n次全振动所用的总时间t