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實驗目的

1、能正確測量單擺的擺長，正確測量單擺的振動周期。

2、探究單擺周期與振幅、質(zhì)量、擺長的關(guān)系。

實驗原理

 在擺角θ≦5°時，單擺的振動符合單擺公式 。

實驗器材

實驗步驟  

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質(zhì)量相同的小鋼球，取兩根等長的細線，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),然后同時釋放。當擺球經(jīng)過最低點時開始計時，分別把在30s、60s、90s 內(nèi)兩個擺球經(jīng)過最低點的次數(shù)記錄在實驗數(shù)據(jù)表一中。

3.、分析記錄的實驗數(shù)據(jù)，探究單擺周期與振幅的關(guān)系。

實驗數(shù)據(jù)表一

二、探究單擺周期與質(zhì)量的關(guān)系

1、將兩根等長的細線分別穿過質(zhì)量不同的兩個小球（單擺球組中大鋼球和大塑料球）的小孔，細線的另一端固定在單擺支桿上。做成擺長相等、擺球質(zhì)量不等的兩個單擺，圖 1-2 。

2、把兩個擺球拉起相同角度（擺角不超過 5º），然后同時釋放，當擺球經(jīng)過最低點時開始計時，分別把在 30s、60s、90s 內(nèi)兩個擺球經(jīng)過最低點的次數(shù)記錄在實驗數(shù)據(jù)表二中。

3、分析記錄的實驗數(shù)據(jù)，探究單擺周期與質(zhì)量的關(guān)系。

實驗數(shù)據(jù)表二

三、探究單擺周期與擺長的關(guān)系

1、將長 30cm 左右的細線的一端穿過大鋼球上的小孔，并打結(jié)固定好，細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，這樣就做成了一個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)果記錄在實驗數(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。當擺球經(jīng)過最低點時開始計時，用秒表測出單擺做 30~50 次全振動所用的時間 t ，計算出平均一次全振動的時間，即單擺的振動周期。將結(jié)果記錄在實驗數(shù)據(jù)表三中。

4、改變擺長 L ，重復以上步驟 2、3，再測量幾次擺長和周期，并把測得的數(shù)據(jù)和計算結(jié)果填入實驗數(shù)據(jù)表三中。

實驗數(shù)據(jù)表三

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 ? ……

建立直角坐標系，縱坐標表示周期 T ，橫坐標表示所猜測的擺長 L 的各種可能形式，在各坐標系中描出數(shù)據(jù)點，觀察數(shù)據(jù)點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：_____________________。