高中物理 第1章 机械振动 第五节用单摆测定重力加速度素材 粤教版选修3-4（通用） 2页

第五课时 用单摆测定重力加速度 ‎ 课前预习 情景素材 小明想用单摆测当地重力加速度.他想用(不易伸长的细线约‎1 m)中心有孔的重球组成了一个单摆该如何操作，怎样求出g.还需哪些器材？‎ 简答：单摆的摆角很小(不超过10°)时，其摆动可以看作为简谐运动，其振动周期为：T=，其中l为摆长，g为当地重力加速度，由此可得g=，据此，只要测出摆长l和周期T，就可计算出当地重力加速度g的数值.‎ 所需器材：‎ 铁架台及铁夹，机械秒表，米尺和游标卡尺.‎ 操作步骤：‎ ‎(1)让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个线结，做成单摆.如图‎1-5-1‎所示.‎ 图‎1-5-1‎ ‎(2)把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，如图‎1-5-1‎所示.‎ ‎(3)用米尺量出摆线长度l′，精确到mm，用游标卡尺测出摆球的直径，即得出小球半径r，也精确到mm，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10°)，然后放开小球，让小球摆动，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).‎ ‎(5)根据单摆振动周期公式T=，计算出当地重力加速度：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，即为当地的重力加速度值.‎ 知识预览 实验操作需注意以下几点：‎ ‎①实验所用的单摆应符合理论要求，即：线要细线且弹性要小，摆球用密度和质量较大的小球，并且要在摆角不超过10°的情况下进行实验；‎ ‎②要使单摆在竖直平面内振动，不能使其形成圆锥摆，方法是摆球拉到一定位置后由静止释放；‎ ‎③测量摆长时，用毫米刻度尺从悬点一直量到球心；‎ ‎④测单摆周期时，应从摆球通过平衡位置开始计时，并且采用倒数到0开始计时的方法，4、3、2、1、0、1、2、3、…，在数“‎0”‎的同时按下秒表开始计时计数；‎ ‎⑤要注意进行多次测量，并取平均值.‎