1、實驗十二探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度,過程分析導(dǎo)引,實驗典例精析,知能優(yōu)化演練,實驗十二探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度,知識要點歸納,知識要點歸納,實驗?zāi)康?1用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?2能正確熟練地使用秒表,實驗原理,實驗器材 長約1 m的細(xì)線、小鐵球、鐵架臺(連鐵夾)、米尺、秒表、游標(biāo)卡尺,過程分析導(dǎo)引,一、實驗步驟 1做單擺 取約1 m長的細(xì)絲線穿過帶孔的小鋼球，并打一個比小孔大一些的結(jié)，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，并把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂 2測擺長 用米尺量出擺線長l(精確到毫米)，用游標(biāo)卡尺測出小球直徑D，則單擺的擺長,3測

2、周期 將單擺從平衡位置拉開一個角度(小于10)，然后釋放小球，記下單擺擺動30次50次的總時間，算出平均每擺動一次的時間，即為單擺的振動周期反復(fù)測量三次，再算出測得周期數(shù)值的平均值 4改變擺長，重做幾次實驗 二、數(shù)據(jù)處理,圖1131,三、誤差分析 1系統(tǒng)誤差 主要來源于單擺模型本身是否符合要求即：懸點是否固定，擺球是否可看作質(zhì)點，球、線是否符合要求，擺動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動以及測量哪段長度作為擺長等只要注意了上面這些問題，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠(yuǎn)小于偶然誤差而忽略不計的程度,2偶然誤差 主要來自時間(即單擺周期)的測量上因此，要注意測準(zhǔn)時間(周期)要從擺球通過平衡位置開始計時，并采

3、用倒計時計數(shù)的方法，即4,3,2,1,0,1,2，在數(shù)“零”的同時按下秒表開始計時不能多計或漏計振動次數(shù)為了減小偶然誤差，應(yīng)進(jìn)行多次測量后取平均值,四、注意事項 1選擇材料時應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長的線，長度一般在1 m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2 cm. 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，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象 3注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過10.可通過估算振幅的辦法掌握,4擺球振動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺 5計算單擺的振動次數(shù)時，應(yīng)從擺球通過最低位置時開始計時，為便于計時，可在擺球平衡位置的正

4、下方作一標(biāo)記以后擺球每次從同一方向通過最低位置時進(jìn)行計數(shù)，且在數(shù)“零”的同時按下秒表，開始計時計數(shù),實驗典例精析,在用單擺測定重力加速度實驗中，單擺的擺角應(yīng)_，從擺球經(jīng)過_開始計時，測出n次全振動的時間為t，用毫米刻度尺量出擺線長為L，用游標(biāo)卡尺測出擺球直徑為d. (1)用上述數(shù)據(jù)的符號寫出測量重力加速度的一般表達(dá)式g_. (2)對該實驗，有人提出以下幾點建議，其中能夠提高測量結(jié)果精確度的是(),A適當(dāng)加長擺線 B質(zhì)量相同、體積不同的擺球，應(yīng)選用體積較大的 C單擺偏離平衡位置的角度不能太大 D當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時開始計時，經(jīng)過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期 【解析】當(dāng)擺角10時，單擺的振動才可以認(rèn)為是簡諧運動；擺球經(jīng)過平衡位置時速度大，用時少，計時誤差小，并且平衡位置容易確定,如果測定了40次全振動的時間如圖乙中秒表所示，那么秒表讀數(shù)是_s單擺的擺動周期是_s.,圖1132,(2)如果測得的g值偏小，可能的原因是_(填寫代號) A測擺長時，忘記了擺球的半徑 B擺線上端懸點未固定，擺動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了 C開始計時時，秒表過早按下 D實驗中誤將39次全振動次數(shù)記為40次,(3)某同學(xué)在實驗中，測量6種不同擺長情況下單擺的振動周期，記錄表格如下：,以l為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，作出T2l圖線，并利用此圖線求重力加速度,圖1133,【答案】(1)