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学习水平：B 实验性质：学生实验 学习要求：5.2.3学会“用单摆测定重力加速度”的实验。①知道实验原理；②会组装实验装置；③会测量单摆的摆长、周期；④能用累积法提高测量精度；⑤能根据测量数据得出重力加速度的值。 一、实验要求：《教学基本要求》P58 二、实验器材：单摆（已知直径的小球，实验器材和实验装置的配置要符合实验原理和减小误差的要求。选择摆线时应选择细、轻又不易伸长的材料,长度一般在1m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2cm。）、直尺、铁架台、秒表（或者DIS：光电门传感器、数据采集器、计算机等） 三、实验目的和原理：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。 四、实验步骤： 五、实验注意事项 1．实验装置为准单摆模型：摆线要轻且细长，质量要远小于摆球的质量，并且不会产生明显的弹性形变；摆球要小而且重，半径远小于细线的长度。 2．单摆做在竖直平面简谐振动；摆线的摆角一般要小于5°；摆动过程中可忽略空气阻力。 3．实验过程中，要用铁架夹住细线。不能随意地把摆线绕在铁架上，造成摆动中摆长不断变化；用直尺测摆长时，单摆要处于自然下垂状态，摆长=摆线长 摆球半径，测量值要精确到1mm。 4．若用秒表测周期，要注意用累积法进行计时，即使用秒表测定30或50次全振动所需的总时间后，再计算得到周期值，并且在摆球经过平衡位置处开始计时与停表，；若用光电门传感器测周期，一般测两、三个周期时间即可。 5．为了减小测量误差，要进行多组实验数据的测量，并要画出合适的数据点图像，对实验图像进行拟合，根据拟合方程求出重力加速度。 六、例题精析 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= 。 2．正确测定单摆振动周期的方法是（ ） （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T＝t/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T＝t/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T＝t/n 3．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（ ） （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 4．关于用单摆测重力加速度的实验，下述错误的是（ ） （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，摆球用实心钢球和轻质空心小塑料球效果一样 |
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