物理选修沪科版探究单摆振动的周期课件

1、探究单摆振动的周期23一、实验目的一、实验目的1探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系2能正确熟练地使用秒表能正确熟练地使用秒表二、实验原理二、实验原理 测量摆长和摆的周期，得到一组数据；改变摆长，再得测量摆长和摆的周期，得到一组数据；改变摆长，再得到几组数据从中可以找出周期与摆长的关系到几组数据从中可以找出周期与摆长的关系三、实验器材三、实验器材 带孔小钢球一个、细丝线一条带孔小钢球一个、细丝线一条(长约长约1 m)、毫米刻度尺一、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台4四、实验步骤四、实验步骤1实验步骤实验步骤(1)做单摆做单摆 取约取约

2、1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大长的细丝线穿过带孔的小钢球，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，并一些的结，然后把线的另一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，让摆球自把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自 然下垂然下垂(2)测摆长测摆长 用米尺量出摆线长用米尺量出摆线长l(精确到毫米精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直，用游标卡尺测出小球直 径径D(也精确到毫米也精确到毫米)，则单摆的摆长，则单摆的摆长ll5(3)测周期测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于小于10)，然

3、后释放小，然后释放小 球，记下单摆做球，记下单摆做30次次50次全振动的总时间，算出平均每次全振动的总时间，算出平均每一一 次全振动的时间，即为单摆的振动周期反复测量三次，次全振动的时间，即为单摆的振动周期反复测量三次，再再 算出测得周期数值的平均值算出测得周期数值的平均值(4)改变摆长，重做几次实验改变摆长，重做几次实验62数据处理数据处理(1)先通过数据分析，对周期先通过数据分析，对周期T与摆长与摆长l的定量关系做出猜测，的定量关系做出猜测， 例如可能是例如可能是Tl、Tl2，或者，或者 (2)建立直角坐标系，用纵坐标表示周期建立直角坐标系，用纵坐标表示周期T，横坐标表示，横坐标表示l(或

4、或 l2、 等等)，作出图象如果这样作出的图象确实是，作出图象如果这样作出的图象确实是一一 条直线，说明条直线，说明Tl(或或Tl2、T 等等)7五、注意事项五、注意事项1选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1 m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最 好不超过好不超过2 cm.2单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁 夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象3注意摆动时控

5、制摆线偏离竖直方向不超过注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10.可通过可通过估估 算振幅的办法掌握算振幅的办法掌握84摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形 成圆锥摆成圆锥摆5计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始 计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标 记以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数，记以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数， 且在数且在数“零零”的同时按下秒表，开始计时计数的同时按下秒表，开始计

6、时计数9六、误差分析六、误差分析1系统误差系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求即：悬点是否主要来源于单摆模型本身是否符合要求即：悬点是否固定，摆球是否可看做质点，球、线是否符合要求，摆固定，摆球是否可看做质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等只要注意了上面这些问题，就可以使系度作为摆长等只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度102偶然误差偶然误差主要来自时间主要来自时间(即单摆周期即单摆周期)的测量上因此

7、，要注意测的测量上因此，要注意测准时间准时间(周期周期)要从摆球通过平衡位置开始计时，并采要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即用倒计时计数的方法，即4,3,2,1,0,1,24,3,2,1,0,1,2，在数在数“零零”的同时按下秒表开始计时不能多计或漏计振动次的同时按下秒表开始计时不能多计或漏计振动次数为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值数为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值1112 在在“探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，的实验中，有人提出以下几点建议，其中能够提高测量结果精确度的是有人提出以下几点建议，其中能够提高测量结果精确度的是

8、 () A适当加长摆线适当加长摆线 B质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的 C单摆偏离平衡位置的角度不能太大单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期13解析解析单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度适当加长摆线长度，有利于把摆相关物理量的测量精度适当加长摆线长度，有利于把摆球看成质点，在摆角小于球看成质点，在摆角小

9、于10的条件下，摆球的空间位置的条件下，摆球的空间位置变化较大，便于观察，选项变化较大，便于观察，选项A对对摆球体积越大，所受空气阻力越大，对质量相同的摆球其摆球体积越大，所受空气阻力越大，对质量相同的摆球其影响越大，选项影响越大，选项B错错14只有在小角度的情形下，单摆的周期才满足只有在小角度的情形下，单摆的周期才满足T2 选选项项C对对本实验采用累积法测量周期，若仅测量一次全振动，由于摆本实验采用累积法测量周期，若仅测量一次全振动，由于摆球过平衡位置时速度较大，难以准确记录，且一次全振动的球过平衡位置时速度较大，难以准确记录，且一次全振动的时间太短，偶然误差较大，选项时间太短，偶然误差较大

10、，选项D错错答案答案AC15 (2009浙江高考浙江高考)(1)在在“探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图实的实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图实121甲、乙所示测量方法正确的是甲、乙所示测量方法正确的是_ (选填选填“甲甲”或或“乙乙”) 图实图实12116(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图实右两侧分别放置

11、一激光光源与光敏电阻，如图实122甲所甲所示光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电示光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值阻阻值R随时间随时间t变化图线如图实变化图线如图实122乙所示，则该单摆的乙所示，则该单摆的振动周期为振动周期为_若保持悬点到小球顶点的绳长不变，若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将周期将_(填填“变大变大”、“不变不变”或或“变小变小”)，图乙，图乙中的中的t将将_(填填“变大变大”、“不变不变”或或“变小变小”)17图实图实12218解析解析(1)根据游标卡尺的正确使用方法可知，小球应放根据游标卡尺的正确使用方法可知，小球应放在测脚下部位置，图乙所示正确在测脚下部位置，图乙所示正确(2)小球摆动到最低点时，挡光使得光敏电阻阻值增大，从小球摆动到最低点时，挡光使得光敏电阻阻值增大，从t1时刻开始，再经两次