2019-2020年高中物理 復(fù)擺法測(cè)重力加速度學(xué)案 新人教版必修1.doc
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2019-2020年高中物理 復(fù)擺法測(cè)重力加速度學(xué)案 新人教版必修1 一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 了解復(fù)擺的物理特性,用復(fù)擺測(cè)定重力加速度, 2. 學(xué)會(huì)用作圖法研究問(wèn)題及處理數(shù)據(jù)。 二.實(shí)驗(yàn)原理 復(fù)擺實(shí)驗(yàn)通常用于研究周期與擺軸位置的關(guān)系,并測(cè)定重力加速度。復(fù)擺是一剛體繞固定水平軸在重力作用下作微小擺動(dòng)的動(dòng)力運(yùn)動(dòng)體系。如圖1,剛體繞固定軸O在豎直平面內(nèi)作左右擺動(dòng),G是該物體的質(zhì)心,與軸O的距離為,為其擺動(dòng)角度。若規(guī)定右轉(zhuǎn)角為正,此時(shí)剛體所受力矩與角位移方向相反,則有 , (1) 又據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律,該復(fù)擺又有 , (2) (為該物體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量) 由(1)和(2)可得 , (3) 其中。若很小時(shí)(在5以?xún)?nèi))近似有 , (4) 此方程說(shuō)明該復(fù)擺在小角度下作簡(jiǎn)諧振動(dòng),該復(fù)擺振動(dòng)周期為 , (5) 設(shè)為轉(zhuǎn)軸過(guò)質(zhì)心且與O軸平行時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,那么根據(jù)平行軸定律可知 , (6) 代入上式得 , (7) 設(shè)(6)式中的,代入(7)式,得 , (8) k為復(fù)擺對(duì)G(質(zhì)心)軸的回轉(zhuǎn)半徑,h為質(zhì)心到轉(zhuǎn)軸的距離。對(duì)(8)式平方則有 , (9) 設(shè),則(9)式改寫(xiě)成 , (10) (10)式為直線(xiàn)方程,實(shí)驗(yàn)中(實(shí)驗(yàn)前擺錘A和B已經(jīng)取下) 測(cè)出n組(x,y)值,用作圖法求直線(xiàn)的截距A和斜率B,由于,所以 (11) 由(11)式可求得重力加速度g和回轉(zhuǎn)半徑k。 三.實(shí)驗(yàn)所用儀器 復(fù)擺裝置、秒表。 四.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 將復(fù)擺懸掛于支架刀口上,調(diào)節(jié)復(fù)擺底座的兩個(gè)旋鈕,使復(fù)擺與立柱對(duì)正且平行,以使圓孔上沿能與支架上的刀口密合。 2. 輕輕啟動(dòng)復(fù)擺,測(cè)擺30個(gè)周期的時(shí)間.共測(cè)六個(gè)懸掛點(diǎn),依次是:6cm 8cm 10cm 12cm 14cm 16cm處。每個(gè)點(diǎn)連測(cè)兩次,再測(cè)時(shí)不需重啟復(fù)擺。 3. 啟動(dòng)復(fù)擺測(cè)量時(shí),擺角不能過(guò)大(<),擺幅約為立柱的寬度。復(fù)擺每次改變高度懸掛時(shí),圓孔必須套在刀口的相同位置上。 五.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 1.由 ,分別計(jì)算出各個(gè)x和y值,填入數(shù)據(jù)表格。 2. 以x為橫坐標(biāo),y為縱坐標(biāo),用坐標(biāo)紙繪制x—y直線(xiàn)圖。 3. 用作圖法求出直線(xiàn)的截距A和斜率B。 4.由公式:計(jì)算出重力加速度g和回轉(zhuǎn)半徑k。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格規(guī)范及參考數(shù)據(jù) (cm) 6 8 10 12 14 16 (s) (s) (s) (s) 畫(huà)x—y直線(xiàn)圖: 要用規(guī)范的坐標(biāo)紙描繪。 5. 也可用最小二乘法求直線(xiàn)的截距A和斜率B,再計(jì)算出g和k。 用最小二乘法處理數(shù)據(jù): 6. 重力加速度: ,將測(cè)量結(jié)果與此值比較,計(jì)算相對(duì)誤差。 六.實(shí)驗(yàn)操作注意事項(xiàng) 1. 復(fù)擺啟動(dòng)后只能擺動(dòng),不能扭動(dòng)。如發(fā)現(xiàn)扭動(dòng),必須重新啟動(dòng)。 2. 測(cè)量中,復(fù)擺擺角不宜超過(guò)5度,要盡量使每次擺動(dòng)的幅度相近。 3. 實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí),將復(fù)擺從支架上取下,放到桌面上。 七.思考題 (1)設(shè)想在復(fù)擺的某一位置上加一配重時(shí),其振動(dòng)周期將如何變化(增大、縮短、不變)? 答:不確定,當(dāng)在下方掛重物時(shí),周期增大; 當(dāng)在上方掛重物時(shí),周期減少。 (2)試比較用單擺法和復(fù)擺法測(cè)量重力加速度的精確度,說(shuō)明其精確度高或低的原因?- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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