实验十三 探究单摆的摆长与周期的关系考纲解读 1.知道把单摆的运动看做简谐运动的条件.2.会探究与单摆的周期有关的因素.3.会用单摆测定重力加速度.基本实验要求1.实验原理当偏角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为 T=2π ,它与偏角的大小及摆球的质量无关,由此得到 g=.因此,只要测出摆长 l 和振动周期 T,就可以求出当地的重力加速度 g 的值.2.实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球,不易伸长的细线(约 1 米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺.3.实验步骤(1)让细线的一端穿过金属小球的小孔,然后打一个比小孔大一些的线结,做成单摆.(2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,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,在单摆平衡位置处作上标记,如实验原理图所示.(3)用毫米刻度尺量出摆线长度 l′,用游标卡尺测出摆球的直径,即得出金属小球半径 r,计算出摆长 l=l′+r.(4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过 5°),然后放开金属小球,让金属小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成 30~50 次全振动所用的时间 t,计算出金属小球完成一次全振动所用时间,这个时间就是单摆的振动周期,即 T=(N 为全振动的次数),反复测 3 次,再算出周期=.(5)根据单摆周期公式 T=2π 计算当地的重力加速度 g=.(6)改变摆长,重做几次实验,计算出每次实验的重力加速度值,求出它们的平均值,该平均值即为当地的重力加速度值.(7)将测得的重力加速度值与当地的重力加速度值相比较,分析产生误差的可能原因. 规律方法总结1.注意事项(1)构成单摆的条件:细线的质量要小、弹性要小,选用体积小、密度大的小球,摆角不超过5°.(2)要使摆球在同一竖直面内摆动,不能形成圆锥摆,方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放.(3)测周期的方法:①要从摆球过平衡位置时开始计时.因为此处速度大、计时误差小,而最高点速度小、计时误差大.② 要测多次全振动的时间来计算周期.如在摆球过平衡位置时开始计时,且在数“零”的同时按下秒表,以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数 1 次.(4)本实验可以采用图象法来处理数据.即用纵轴表示摆长 l,用横轴表示 T2,将实验所得数据在坐标平面上标出,应该得到一条倾斜直线,直线的斜率 k=.这是在众多的实验中经常采用的科学处理数据的重要办法.2.数据处理处理数据有两种方法:(1)公式法:测出 30 次或 50 次全振动的时间 t,...