“单摆周期”实验教学

单摆是高中物理教学中的一个重要实验，它揭示了一个重要规律──单摆的等时性原理，即在摆角很小（小于10°），忽略空气阻力对摆球运动影响的情况下，单摆的振动周期跟振幅（A）、摆球的质量（m）无关，只与摆长（l）及摆球所处位置的重力加速度（g）有关。单摆的周期公式为 。

课本上安排了改变单摆的摆长对单摆周期影响的实验，取摆长不同的单摆，让学生观察、感受单摆振动快慢的变化，并分别测出它们的周期。实验表明：摆长变长，周期变大；摆长变短，周期变小。

至于加速度g的变化对单摆周期的影响，课本上未做这方面的实验安排。为了让学生更形象直观地感受加速度g对单摆周期的影响，进一步加深对单摆周期公式的理解，我们对单摆实验进行了研究和实践。

单摆在振动过程中，摆球无论运动到什么位置，始终受到竖直向下的重力（G）的作用（地球吸引结果）。而周期公式中的加速度g就是摆球在所在位置受到的重力G产生的。我们知道，力是产生加速度改变物体运动状态的，那么只要想办法改变单摆在振动过程中竖直方向上的受力情况，就相当于改变了摆球所在位置的加速度g。为此，我们设计了如下两个实验。