探究单摆周期与摆球振幅、质量、摆长的关系-江苏乐百仕教育有限公司

探究单摆周期与摆球振幅、质量、摆长的关系

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1、能正确测量单摆的摆长，正确测量单摆的振动周期。

2、探究单摆周期与振幅、质量、摆长的关系。

在摆角θ≦5°时，单摆的振动符合单摆公式。

实验步骤

一、探究单摆周期与振幅的关系

1、如图 1-1 所示组装仪器：把支座放在水平桌面上，从单摆球组里取出两个质量相同的小钢球，取两根等长的细线，下端穿过钢球的小孔连接摆球，上端分别穿过摆球支杆上的两个小孔固定，单摆支杆通过双夹固定在支撑杆上，摆球支杆伸到桌面以外，使摆球自由下垂。做成两个完全相同的单摆。

2、把摆球拉起不同角度(摆角不超过 5º),然后同时释放。当摆球经过最低点时开始计时，分别把在30s、60s、90s 内两个摆球经过最低点的次数记录在实验数据表一中。

3.、分析记录的实验数据，探究单摆周期与振幅的关系。

实验数据表一

二、探究单摆周期与质量的关系

1、将两根等长的细线分别穿过质量不同的两个小球（单摆球组中大钢球和大塑料球）的小孔，细线的另一端固定在单摆支杆上。做成摆长相等、摆球质量不等的两个单摆，图 1-2 。

2、把两个摆球拉起相同角度（摆角不超过 5º），然后同时释放，当摆球经过最低点时开始计时，分别把在 30s、60s、90s 内两个摆球经过最低点的次数记录在实验数据表二中。

3、分析记录的实验数据，探究单摆周期与质量的关系。

实验数据表二

三、探究单摆周期与摆长的关系

1、将长 30cm 左右的细线的一端穿过大钢球上的小孔，并打结固定好，细线的另一端穿过单摆支杆最里侧的小孔，然后固定在双向转接头上。双向转接头可以上下滑动，这样就做成了一个可以改变摆长的单摆，图 1-3。

2、用卷尺量出单摆支杆下边缘到摆球下边缘的垂直长度L1（精确到毫米），用游标卡尺测量钢球的直径 d。则摆长 L=L1-d/2，，将结果记录在实验数据表三中。

3、将摆球拉离竖直位置（偏角 θ ≤5°），无初速释放摆球。当摆球经过最低点时开始计时，用秒表测出单摆做 30~50 次全振动所用的时间 t ，计算出平均一次全振动的时间，即单摆的振动周期。将结果记录在实验数据表三中。

4、改变摆长 L ，重复以上步骤 2、3，再测量几次摆长和周期，并把测得的数据和计算结果填入实验数据表三中。

实验数据表三

5、定性分析周期 T 与摆长 L 数据，可以得到初步结论：_____________。

6、分析数据，对周期 T 与摆长 L 的定量关系作出猜测：可能是 T ∝ L 、 T ∝ L² 、 T ∝ L ½ 、 T ∝ L ⅓ ……

建立直角坐标系，纵坐标表示周期 T ，横坐标表示所猜测的摆长 L 的各种可能形式，在各坐标系中描出数据点，观察数据点所成的图像是否是一条直线。若是，说明关系成立。

1-4

分析和结论

1、单摆周期与振幅的关系是_________________ 。

2、单摆周期与质量的关系是 _________________。

3、分析图 1-4图像得到：_______的图像基本为一条直线。单摆周期与摆长的关系结果与讨论是：_____________________。