探究归纳
实验操作的注意事项
(1)本实验的研究对象是单摆,通过测量其周期与摆长从而得到当地的重力加速度。
(2)制作单摆时,应取约长的细线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,并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。
(3)测量摆长:从悬点到球心的距离是摆长。用米尺量出摆线长(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径,则单摆的摆长。
(4)测量周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于),然后释放小球,记下单摆全振动30次或50次的总时间,算出全振动一次的时间,即单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值。
迁移应用
1.根据单摆周期公式,可以通过实验测量当地的重力加速度。
(1)某同学组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示。这样做的目的是 (填字母代号)。
A.保证摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最顶端的长度,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径为 ,单摆摆长为 。
(3)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有 。
A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些
B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的
C.为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度
D.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置小于,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔即单摆周期
E.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置小于,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间,则单摆周期
答案:(1) ; (2) ; (3) ; ;
解析:(1)保证摆动过程中摆长不变,正确;在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,是为了防止运动过程中摆长发生变化,如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时,方便调节摆长,正确,错误;实验中的操作不能保证摆球在同一竖直平面内摆动,错误。
(2)游标卡尺主尺读数为,游标尺读数为,所以游标卡尺读得摆球的直径。摆长。
(3)细线的选择要轻、细、长些,正确;摆球应尽量选择质量大而且体积较小的,这样空气阻力比重力小得多,正确;单摆的摆角要小于,摆角太大就不是简谐运动,错误;周期的测量不能只测量一次全振动的时间,错误;应当测量多次全振动的总时间后除以全振动的次数,所以周期,正确。