第十一章第六节实验：用单摆测定重力加速度.ppt

上 页 下 页 核心要点突破 基础知识梳理 课堂互动讲练 随堂达标自测 第 十一章　 机械运动 第六节　实验：用单摆测定重力加速度 课标定位 学习目标：1.明确实验目的，理解实验原理；通过实验，探究单摆的周期与摆长及重力加速度的关系． 2．学会使用秒表，掌握实验步骤，并能正确进行实验操作． 重点难点：1.实验原理的理解． 2．实验数据的处理． 易错问题：1.摆球不在一个平面内摆动和摆角太大． 2．测量周期时数错全振动的次数． 一、实验目的 1．利用单摆测定当地的重力加速度． 2．巩固和加深对单摆周期公式的理解． 基础知识梳理 摆长l 周期T 三、实验器材 长约1 m的细线、稍重的带孔小铁球1个、带有铁夹的铁架台1个、米尺1把、秒表1块、游标卡尺． 四、实验步骤 图11－6－1 6．改变摆长，重做几次实验，计算出每次实验测出的重力加速度值，求出它们的平均值，即为当地的重力加速度值． 7．将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相比较，分析产生误差的可能原因，若误差很大，应重新做实验． 8．整理器材． 核心要点突破 图11－6－3 当漏测r时，相当于以摆线长l′为摆长l.这时，T2＝k′l＝k′(l′＋r)，从数学知识可得，这时的图线斜率不变，可将原图线a向左平移r，就得漏测r后的图线c，其横截距的物理意义即为半径r. 同理，当多加r时，图线为b. (2)以上还可启发我们，实验时，如果摆球的重心并不在球心或没有合适的工具测量r时，可以不测摆长，而通过测摆长长度变化量来计算g值，这样就可以免去对摆球中心位置的测 二、误差分析 1．系统误差：主要来源于单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等等． 2．偶然误差：主要来自时间(即单摆周期)的测量上．摆球通过平衡位置开始计时，不能多记或漏记振动次数．为了减小偶然误差，应进行多次测量取平均值． 3．本实验中长度(摆线长、摆球的直径)的测量时，读数读到毫米位即可(即使用卡尺测摆球直径也只需保留到毫米位)．时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可． 三、注意事项 1．构成单摆的条件：摆线应选择细且不易伸长的线，摆球应选择体积小、密度大的小球，且摆角不能超过10°. 2．固定悬点：单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑，摆长改变的现象． 3．摆动方法：要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放． 4．测摆长：摆长应是悬点到球心的距离，等于摆线长加上小球半径． 课堂互动讲练 (1)在用单摆测定重力加速度的实验中，应选用的器材为________． A．1米长细线　　　　　 B．1米长粗线 C．10厘米细线 D．泡沫塑料小球 E．小铁球 F．1/10秒刻度秒表 G．时钟 H．厘米刻度米尺 I．毫米刻度米尺 类型一 对实验器材、实验原理、注意事项的考查 例1 (2)在该实验中，单摆的摆角φ应________，从摆球经过________开始计时，测出n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测出摆线长为L，用游标卡尺测出摆球的直径为d.用上述物理量的符号写出测出的重力加速度的一般表达式为g＝________. 【解析】　(1)做摆长的细线要用不易伸长的轻线，一般不应短于1米，选A；小球应是密度较大，直径较小的金属球，选E；计时仪器宜选用秒表F；测摆长应该用毫米刻度米尺I. (2)根据单摆做简谐运动条件知φ10°；因平衡位置易判断，且经平衡位置速度大，用时少，误差小，所以从平衡位置开始计时． 类型二 实验数据的获取及处理 例2 图11－6－4 (2)如果测得的g值偏小，可能的原因是________(填写代号)． A．测摆长时，忘记了摆球的半径 B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C．开始计时时，秒表过早按下 D．实验中误将39次全振动次数记为40次 (3)某同学在实验中，测量6种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下： 以l为横坐标、T2为纵坐标，作出T2－l图线，并利用此图线求重力加速度g. l/m 0.4 0.5 0.8 0.9 1.0 1.2 T/s 1.26 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20 T2/s2 1.59 2.02 3.20 3.61 4.00 4.84 图11－6－5 【答案】　(1)0.8740　75.2　1.88　(2)ABC　(3)图见解析　9.86 m/s2 【点评】　该题考查用单摆测定重力加速度的实验原理、秒表的读数方法、误差分析和数据的图象处理法． 上 页 下 页 核心要点突破 基础知识梳理 课堂互动讲练 随堂达标自测 第