单摆测重力加速度实验 导学案.doc

实验:用单摆测定重力加速度
1明确实验目的,理解实验原理;通过实验,探究单摆的周期与摆长及重力加速度的关系。
,小组合作探究,学会使用秒表,掌握实验步骤,并能正确进行实验操作
,领会科学探究中严谨、务实、友好合作的精神和态度
重、难点:实验原理的理解;实验数据的处理。
课前预习案
一、实验目的
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二、实验原理
单摆在偏角很小(如小于5°)时的摆动,=2π,由此可得g= .据此,只要测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度值.
三、实验器材
长约1 m的细线、稍重的带孔小铁球1个、带有铁夹的铁架台1个、米尺1把、秒表1块、游标卡尺.
四、实验步骤
。让线的一端穿过小球的小孔,然后打一个线结,做成单摆,,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,在单摆平衡位置处做上标记.
。用米尺量出摆线长度l′,精确到毫米,用游标卡尺测出摆球的直径d,即得出小球半径为,计算出摆长l=l′+.
。把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(如小于5°),然后放开小球,让小球摆动,摆动稳定后,从摆球通过平衡位置时开始计时,数出以后摆球通过平衡位置的次数n(80~100次),用秒表记下所用的时间t,则单摆振动的周期T=.
。改变摆长,重做几次实验,利用公式计算出每次实验测出的重力加速度值,求出它们的平均值,即为当地的重力加速度值.
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,应夹紧在铁夹中,以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定,摆长改变的现象;
(3)注意摆动时摆角不易过大,不能超过5º,以保证单摆做简谐运动;
(4)摆球摆动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆;
(5)测量应在摆球通过平衡位置时开始计时,因为在此位置摆球速度最大,易于分辩小球过此位置的时刻;画出单摆的平衡位置,.
(6)测量单摆的振长时应使摆球处于自然下垂状态,用米尺测量出摆线的长度,再用游标卡尺测出摆球的直径,然后算出摆长,要准确到毫米位.
附:秒表构造及读数
1、外壳按钮:使指针启动、停止和回零,如图所示。
2、表盘刻度:秒针指示大圆周的刻度,、;秒钟转一周历时30秒;分针指示小圆周的刻度,,分针转一周历时15分。
3、秒表的工作原理:
机械秒表靠发条转动力矩通过内部齿轮驱动调节器调节摆动的秒针和分针,即将发条的弹性势能转化为动能,使指针摆动。
4、秒表的读数:
不足30秒即秒针转不到一周时,直接读大圆周上秒针所指的黑体分度值,因为大圆周上有红、黑两种字体,黑字0 30,红字0 60,意思是秒针转两周才60秒;同理分析所指的小圆周上也有两种字体,黑字0 15,红字0 30,分针转两周才30分;通常是分针读红字,秒针读红字,分针读黑字,