探究單擺周期與擺球振幅、質(zhì)量、擺長的關(guān)系
關(guān)鍵詞：
產(chǎn)品分類：
產(chǎn)品描述
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/font>
1、能正確測量單擺的擺長，正確測量單擺的振動(dòng)周期。
2、探究單擺周期與振幅、質(zhì)量、擺長的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)原理
在擺角θ≦5°時(shí)，單擺的振動(dòng)符合單擺公式
。
實(shí)驗(yàn)器材
| 序號(hào) | 實(shí)驗(yàn)箱名稱 | 器材名稱 | 數(shù)量 | 備注 |
| 1 | 高中物理通用組合儀器箱 | X型支座 | 1 | |
| 2 | 高中物理通用組合儀器箱 | 600mm支撐桿-公桿 | 1 | |
| 3 | 高中物理通用組合儀器箱 | 600mm支撐桿-母桿 | 1 | |
| 4 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 轉(zhuǎn)接頭 | 1 | |
| 5 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 卷尺 | 1 | |
| 6 | 高中物理通用組合儀器箱 | 數(shù)字秒表 | 1 | |
| 7 | 光學(xué) | 游標(biāo)卡尺 | 1 | |
| 8 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 單擺支桿 | 1 | |
| 9 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 細(xì)魚線 | 1 | |
| 11 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 半圓角度儀 | 1 | |
| 12 | 運(yùn)動(dòng)與力 | 單擺球組 | 1 | |
| 13 | 高中物理通用組合儀器箱 | 剪刀 | 1 |
實(shí)驗(yàn)步驟 
一、探究單擺周期與振幅的關(guān)系
1、如圖 1-1 所示組裝儀器：把支座放在水平桌面上，從單擺球組里取出兩個(gè)質(zhì)量相同的小鋼球，取兩根等長的細(xì)線，下端穿過鋼球的小孔連接擺球，上端分別穿過擺球支桿上的兩個(gè)小孔固定，單擺支桿通過雙夾固定在支撐桿上，擺球支桿伸到桌面以外，使擺球自由下垂。做成兩個(gè)完全相同的單擺。
2、把擺球拉起不同角度(擺角不超過 5º),然后同時(shí)釋放。當(dāng)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，分別把在30s、60s、90s 內(nèi)兩個(gè)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)的次數(shù)記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一中。
3.、分析記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究單擺周期與振幅的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表一
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30s |
60s |
90s |
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振幅較大時(shí)的擺動(dòng)次數(shù) |
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振幅較小時(shí)的擺動(dòng)次數(shù) |
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二、探究單擺周期與質(zhì)量的關(guān)系
1、將兩根等長的細(xì)線分別穿過質(zhì)量不同的兩個(gè)小球（單擺球組中大鋼球和大塑料球）的小孔，細(xì)線的另一端固定在單擺支桿上。做成擺長相等、擺球質(zhì)量不等的兩個(gè)單擺，圖 1-2 。
2、把兩個(gè)擺球拉起相同角度（擺角不超過 5º），然后同時(shí)釋放，當(dāng)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，分別把在 30s、60s、90s 內(nèi)兩個(gè)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)的次數(shù)記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表二中。
3、分析記錄的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，探究單擺周期與質(zhì)量的關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表二
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30s |
60s |
90s |
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單擺 1 的擺動(dòng)次數(shù) |
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單擺 2 的擺動(dòng)次數(shù) |
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三、探究單擺周期與擺長的關(guān)系
1、將長 30cm 左右的細(xì)線的一端穿過大鋼球上的小孔，并打結(jié)固定好，細(xì)線的另一端穿過單擺支桿最里側(cè)的小孔，然后固定在雙向轉(zhuǎn)接頭上。雙向轉(zhuǎn)接頭可以上下滑動(dòng)，這樣就做成了一個(gè)可以改變擺長的單擺，圖 1-3。
2、用卷尺量出單擺支桿下邊緣到擺球下邊緣的垂直長度L1（精確到毫米），用游標(biāo)卡尺測量鋼球的直徑 d。則擺長 L=L1-d/2，，將結(jié)果記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三中。
3、將擺球拉離豎直位置（偏角 θ ≤5°），無初速釋放擺球。當(dāng)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，用秒表測出單擺做 30~50 次全振動(dòng)所用的時(shí)間 t ，計(jì)算出平均一次全振動(dòng)的時(shí)間，即單擺的振動(dòng)周期。將結(jié)果記錄在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三中。
4、改變擺長 L ，重復(fù)以上步驟 2、3，再測量幾次擺長和周期，并把測得的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三中。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表三
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單擺擺長L/m |
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單擺周期 T/s |
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T ²/s ² |
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5、定性分析周期 T 與擺長 L 數(shù)據(jù)，可以得到初步結(jié)論：_____________。
6、分析數(shù)據(jù)，對(duì)周期 T 與擺長 L 的定量關(guān)系作出猜測：可能是 T ∝ L 、 T ∝ L² 、 T ∝ L ½ 、 T ∝ L ? ……
建立直角坐標(biāo)系，縱坐標(biāo)表示周期 T ，橫坐標(biāo)表示所猜測的擺長 L 的各種可能形式，在各坐標(biāo)系中描出數(shù)據(jù)點(diǎn)，觀察數(shù)據(jù)點(diǎn)所成的圖像是否是一條直線。若是，說明關(guān)系成立。
1-4
分析和結(jié)論
1、單擺周期與振幅的關(guān)系是_________________ 。
2、單擺周期與質(zhì)量的關(guān)系是 _________________。
3、分析圖 1-4圖像得到：_______的圖像基本為一條直線。單擺周期與擺長的關(guān)系結(jié)果與討論是：_____________________。
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