用单摆测定重力加速度实验中的周期问题

笔者根据<全日制普通高级中学教科书(必修加选修)物理(第二册)>(第二版)<用单摆测定重力加速度实验>内容,在实验室指导学生完成实验时发现本实验的关键主要有以下几点:1.摆角θ应小于10°;2.必须在竖直平面内摆动,不能形成锥形运动;3.测量周期时,应在摆球通过平衡位置时开始计时;4.计数全振动次数时不要数错.     

几个值得注意的振动问题

1 作简谐振动的单摆的平衡位置 关于作简谐振动的单摆的平衡位置,有一种意见认为:“单摆的摆球通过最低点时,在竖直方向上的作用力并不平衡,故最低点不能叫做平衡位置,只能叫做最低位置。”为了弄清这个问题,必须强调:(1)单摆作为振动的例子,是指摆球沿圆弧的往复运动,它的向心力只改变摆球的运动方向,而不改变摆球在弧线上运动的快慢。因此,在研究摆球运动的回复力时,不必考虑向心力,只需考虑重力沿圆弧切线方向的分力。而摆球在最低位置时这一切向分力为零,所以从摆动的方面讲这一位置是平衡位置。(2)只有当摆角很小(不超过5°时,单摆的回复力才近似满足F=-k(?)的条件。所以只有当摆角很小时,单摆的运动才可当作简谐振动,而当摆角很小时,圆弧也可近似看成直线了。     

单摆测重力加速度实验改进

传统的单摆装置测重力加速度时摆球易进行圆锥摆运动,且容易由实验操作者操作不当引入计时不准、计数差错的人为误差.文中利用试管夹装置避免了摆球进行圆锥摆运动,利用数字毫秒计计时计数减小人为误差,以及长时间实验带来的实验环境引入的误差.这样不仅能减小误差,而且能够缩短实验时间,提高实验的准确度.     

如何处理共点力平衡问题

一、正确理解物体的平衡状态例1 以下四种情况中,物体处于平衡状态的有( ) (A)竖直上抛物体达最高点时(B)做匀速圆周运动的物体(C)单摆摆球通过平衡位置时(D)弹簧振子通过平衡位置时解析:所谓平衡状态是指保持静止或匀速直线运动的状态,即加速度a=0的状态.选项(A)是错误地认为静止就是速度为0;选项(B)     

根据力的效果辨析单摆振动的回复力

单摆做简谐运动的首要条件是 :“在摆球离开平衡位置做简谐运动时 ,必然受到指向平衡位置的回复力 .”单摆在全振动过程中 ,由于摆球始终只受重力与悬线拉力的作用 ,因此 ,不少学生认为单摆振动的回复力就是摆球所受的重力与悬线拉力的合力 ,显然这是错误的 .因为回复力是根据力的效果命名的 ,摆球所处的位置不同 ,研究的方法不同 ,回复力的来源的表述也有所不同 .但是 ,体现回复力作用的效果却总是相同的 .为此 ,我们可以依据力产生的效果 ,通过力的合成或分解 ,从中辨析和确定单摆在各种不同位置时的回复力 .一、单摆运动情况的简要分析单…     

三线摆测量转动惯量实验的改进

用三线摆测量转动惯量实验中,一般采用直接观察三线摆下圆盘的振动来测量周期,这样测量有以下两条弊病: 1.下圆盘扭转的角度不易确定。 2.做为计时起止点的平衡位置不易看准。 由此带来的误差较大,且计时不方便,当我们采用间接测量周期方法,即将激光射在随三线摆下圆盘转动的镜面上,由反射光点摆动测量三线摆周期,克服了前述二条弊病,使实验精度有所提高。     

"机械振动和机械波"单元检测题

一选择题 1.有一摆长为L的单摆,悬点正下方某处有一小钉,当摆球经过平衡位置向左摆动时,摆线的上部被将小钉挡住,使摆长发生变化.现使摆球做小辐度摆动,摆球从右边最高点M至左边最高点N运动过程的闪光照片如图1所示(悬点和小钉未被摄入),P为摆的最低点,已知每相邻两次闪光的时间间隔相等,由此可知,钉子与悬点的距离为     

物理实验中的几个归纳

高中物理实验的内容很多,为了便于同学们全面掌握物理 五.几个 位置 “ ”实验的基本操作技能,本文总结归纳了实验基本操作中的“几 1.测单摆周期时,应从摆球经过平衡位置开始计时; 选择 2.个”知识点,介绍如下: 电流表、电压表的量程时,要估算电路中的电流和电压,指针偏 一.几个 顺序 转到满刻度的1/2到2/3为宜; 使用多用电表的欧姆档测电阻时, 3. “ ” 1.使用打点计时器时,要先接通电源,再让纸带运…     

听我“自白” 还我“清白”

我——单摆!是中学阶段典型的物理模型之一.由于我不善言辞,很多同学对我有模糊甚至错误的认识,我感到委屈和冤枉.为此,我要诉冤屈,澄事实,要清白. 例1单摆在摆动的过程中,A、B两点是摆动圆弧的两个端点,O为运动圆弧的中点,则下面说法正确的是( ). A.A、B两点是摆球的受力平衡位置B.O点是摆球的受力平衡位置C.摆球在摆动的过程中没有受力平衡位置     

以“单摆”教学为例谈对学生能力的培养

对学生能力的培养是物理教学中极其重要的内容。本文以“单摆”的教学为例,探讨在新课教学中如何培养学生的能力。一、培养观察、分析问题的能力教学过程设计:教学内容1.实验:单摆运动2.通过多媒体课件重现单摆运动(1)慢放模拟单摆运动过程(2)摆球在某一位置停止3.问题:(1)摆球运动有什么特点?(2)摆球为什么能回到平衡位置?(3)回复力的来源是什么?教师活动实物演示课件演示提问启发引导思考分析回答观察思考观察学生活动教师说明:通过演示使学生直观看到实验现象:摆球沿圆弧来回摆动。再利用课件慢放、重现,让学生仔细观察,说明每当摆球离开平衡位置时,总有一个把物体拉回平衡位置的力,这个力就是重力沿切线方向的分力,非常直观地找到回复力。在这一部分教学中,有针对性地对学生进行观察指导,培养学生良好的观察习惯,提高他们判断与理解能力。二、培养推理及利用数学工具的能力教学过程设计:教师说明:这一部分是“单摆”教学的难点,在得出F=mgsinθ中几个物理量之间关系的时候,如何对比得出F=-kx,完全通过教师的示范性分析、讲述,并采取近似处理方法,推导得出正确结论,使学生深刻体会到使用数学工具进行理论推导的无穷魅力,进一步理解简谐振...     

以“单摆”教学为例谈对学生能力的培养

对学生能力的培养是物理教学中极其重要的内容。本文以“单摆”的教学为例,探讨在新课教学中如何培养学生的能力。一、培养观察、分析问题的能力教学过程设计:教学内容1.实验:单摆运动2.通过多媒体课件重现单摆运动(1)慢放模拟单摆运动过程(2)摆球在某一位置停止3.问题:(1)摆球运动有什么特点?(2)摆球为什么能回到平衡位置?(3)回复力的来源是什么?教师活动实物演示课件演示提问启发引导思考分析回答观察思考观察学生活动教师说明:通过演示使学生直观看到实验现象:摆球沿圆弧来回摆动。再利用课件慢放、重现,让学生仔细观察,说明每当摆球离开平衡位置时,总有一个把物体拉回平衡位置的力,这个力就是重力沿切线方向的分力,非常直观地找到回复力。在这一部分教学中,有针对性地对学生进行观察指导,培养学生良好的观察习惯,提高他们判断与理解能力。二、培养推理及利用数学工具的能力教学过程设计:教师说明:这一部分是“单摆”教学的难点,在得出F=mgsinθ中几个物理量之间关系的时候,如何对比得出F=-kx,完全通过教师的示范性分析、讲述,并采取近似处理方法,推导得出正确结论,使学生深刻体会到使用数学工具进行理论推导的无穷魅力,进一步理解简谐振...     

位于平衡位置不一定处于平衡状态

《物理教学探讨》中教版 2 0 0 2年第 3期 ,刊有《对单摆平衡位置的一点看法》一文 (以下简称原文章 ) ,针对教材中单摆的“平衡位置”这一提法 ,原文章认为会导致学生以为“单摆小球运动到平衡位置时 ,摆球处于平衡状态” ,从而引起学生对力的平衡认识上的模糊 ,本人不敢苟同 ,特提出观点‘位于平衡位置的摆球不一定处于平衡状态” ,亦即“平衡位置与平衡状态不是同一概念 ,不应混淆” ,以与同行们探讨。首先 ,看教材对单摆的描述 :“摆球静止在O点时 ,悬线竖直下垂 ,摆球所受重力G和悬线的拉力F′彼此平衡 ,O点是单摆的平衡位置 ,拉开摆…     

用比较法验证单摆的振动周期

本文介绍用两个单摆作比较实验来研究单摆的振动周期。一、取两单摆,摆长相等 (摆长100厘米)。摆球质量不等。让两摆球偏离平衡位置,使它们的偏角相等。同时开始振动后,可观察到它们总是同步振动。于是可以得出结论,单摆的振动周期与摆球质量无关。二、两摆以不同的偏角开始振动,也可观察到两摆总是同步振动。说明单摆的周期与振幅无关。三、改变摆长,一个摆长还是100厘米,另一个摆长取50厘     

验证向心力公式F=m(v~2/R)的简易方法

如下图所示的实验装置可以用来验证向心力公式F=mv~2/R。使摆长为R、质量为m的摆球偏离平衡位置升高h后,让其自由摆动。当摆球到达平衡位置O点的瞬间,它受到竖直向上的拉力T和竖直向下的重力mg的作用,设摆球摆到O点时的速率为v,根据牛顿第二定律有     

“振动和波”单元检测题

一、选择题 1．单摆做简谐振动，当摆球连续两次经过平衡位置时，摆球的A、加速度相同，速度相同；B、加速度相同，动能相同；C、动能相同，动量相同；D、动量相同，速度相同。     

对单摆运动的理论分析

目前在普通物理实验中对单摆的研究局限在摆球摆动距平衡位置的角位移很小,使其满足条件（2）,摆球运动近似看看成绕平衡位置的简谐运动,以数学分析的方法讨论了忽略阻力,在给定任意初始条件下摆球可能的运动形式,这种讨论在理论和实验中具有更广泛的意义。     

"机械振动和机械波"单元检测题

一、选择题1.关于单摆,下列说法正确的是A.摆球运动的回复力是摆线的张力和重力的合力B.摆球运动过程中通过轨迹上的同一点,加速度是不变的C.摆球在运动过程中加速度的方向始终指向平衡位置2D..摆某球一经质过点平所衡受位的置时,加速度为零合外力与位移的关系如图1所示,由此可判定质点的运动是A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.匀减速直线运动3D..公简谐路运上动匀速行驶的货车受一扰动,车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动,周期为T。取竖直向上为正方向,以某时刻作为计时起点,即t=…     

简谐运动图像描绘新法

在高中《物理》第一册(人教版必修本)“简谐运动的图像”一节中,图像是通过摆动的沙斗里流出的沙流描绘出来的。沙流在木板上形成的曲线,显示了摆的位移随时间而变化的关系。通过教学实践和分析,我们认为该实验存在以下几个方面的缺陷：①实验时很难控制沙的流量；②所绘图像难以展示给学生观察,也不便于分析研究；③由于沙摆质量减少太快,致使摆的能量损失大,摆长增加明显,从而引起振幅和周期的变化；④由于沙摆摆动速度的变化,导致沙在木板上形成的曲线不够流畅规范(在摆的中央平衡位置少,两端出现堆积)。针对上述缺陷,我们将课本上的绘图…     

创新实验:多功能测量仪——由向心力公式的验证引发的思考与创新

在向心力验证的实验中发现,学生操作这个实验时普遍存在以下问题:1.用手动使小球做圆锥摆运动,由于空气阻力等多种因素的影响,圆锥摆的运动非常不稳定且由于学生的实验手法常常使小球的运动偏离圆周,使探究实验失去基本的科学性。2.运动周期的测量为观测n圈用秒表计时,耗时长误差大。3.在观察运动半径时由于摆动不稳定且观察时间较长经常在观察的时间内,小球的运动就发生了变轨现象造成观测不准。4.测量高度时要测量悬点距离小球旋转平面的高度,由于小球的运动平面距离纸面还有一定的高度就造成了测量的困难。     

探究单摆测周期计时最佳位置

＂测单摆周期最佳计时起点＂问题一直是教师不易说清、学生不易弄懂的一个问题.笔者从理论与学生实验的角度对这一问题进行了探究,给出结论：在摆长较长情况下,测周期最佳位置确实是平衡位置处,但因为偶然误差影响较大,所以在学生实验中不必过分苛求摆长以及从平衡位置处开始计时.1问题的提出在人教版选修3-4课本第11章第4节＂单摆＂中,＂实验：探究单摆周期与摆长的关系＂环节有如下叙述：