)教师提出启发性问题:周期用什么办法测?摆长怎么测?摆角怎么控制?学生边思考边动手探索。第三阶段:交流总结、得出成果阶段(约10分钟)1、实验结论:单摆在摆角小于5°的情况下做简谐运动,其周期与摆球的质量无关,也与振幅无关。单摆做简谐运动的周期随摆长的增大而增大,但周期与摆长之间不是正比关系(有两组学生补充说明:周期的平方与摆长成正比)。
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(教师肯定学生的实验成果,并补充:科学家通过大量事实得出单摆做简谐振动的周期公式为,其中,l为单摆的摆长,g为当地的重力加速度。另外,对于刚才已经从理论上推导出正确结论的小组给予肯定。)2、实验方法总结:⑴如何测量周期?各组提供的方法有:①用手表测量一个周期的时间;②用手表测量多个周期的总时间再求平均值;③两组配合,同时从单摆运动的最高点释放摆球,对比周期的长短。⑵如何测量摆长?各组提供的方法有:①用课桌边长进行测量;②用手作尺进行测量;③用学生用尺进行测量;④用对折法确定长度关系。⑶如何控制摆角?各组都使用量角器来控制。(教师补充:在已知摆长时也可以通过估算振幅来控制。)
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⑷实验误差分析(学生分析,教师补充):①因为周期太小,用手表直接测量一个周期时误差较大。(教师补充:因为摆球的运动速率不同,所以计时起点的选择也会影响到测量的精度。)②测量长度误差较大或者只能进行定性对比。(教师补充:摆长的值应是在单摆自然悬挂时从悬点到摆球重心的距离。)⑸实验可能的改进措施:学生归纳:①用累积法测周期,且应在摆球通过最低点时计时和计数。②测量摆长时,使用更合适的仪器(如最小刻度为mm的米尺),并从悬点测到摆球中心。③可以在多次测量后用计算结果说明问题;也可以根据所测数据用作图法找寻规律。④可以尝试课后到兰山的山顶(约海拔2050m)进行对比实验,研究周期与重力加速度的关系。教师小结:第一:这次实验中,我们尝试了物理学中最常见的研究方法:
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观察、实验→理论预测、提出假设→实验验证→修改假设→实验验证……→形成理论。
第二:实验的改进措施是我们总结实验的经验和教训得来的,在这次小实验中,我们有成功的喜悦,也有各种各样的遗憾,不过,这些遗憾可以通过后面的一个定量化的学生实验“用单摆测定重力加速度”来弥补。
※最后,由同学们根据各组的表现,颁发各种口头奖励:如“最具创意r