教科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 4.实验：用单摆测量重力加速度.ppt

第二章4.实验:用单摆测量重力加速度

学习目标1.了解单摆做简谐运动的条件及相应控制方法。(物理观念)2.会测量实际单摆的摆长、单摆的振动时间,会用平均值法求周期。(科学探究)3.会用平均值法和图像法求重力加速度。(科学探究)

基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引学以致用·随堂检测全达标

基础落实·必备知识全过关

一、实验思路单摆做简谐运动的周期跟摆长和当地的重力加速度有关,跟摆球的质量和振动的幅度无关。根据单摆的周期公式T=2π,可得g=。只要测出摆长和周期,就可以计算出当地的重力加速度值。摆长为线长加小球半径

二、实验装置让一根不易伸长的细线的一端穿过小球的小孔,然后打一个比小孔大的线结。线的另一端固定在铁架台上(如图所示),把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自由下垂。

三、物理量的测量(1)摆长的测量:用刻度尺量出,用游标卡尺量出摆球的,然后计算出悬点到球心的距离l=l+,即为。?从静止释放且不要旋转(2)周期的测量:把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不大于5°)后释放。当摆球摆动稳定后,从摆球某次通过位置时启动停表开始计时,数出摆球通过位置的次数n(摆球第一次过该位置记为零)。用停表记下所用的时间t,求出一次全振动的时间T=,即单摆振动的周期。?悬线长度l直径d摆长平衡平衡

四、数据分析(1)平均值法:每改变一次摆长,将相应的l和T代入公式中求出g值,最后求出g的值。?填入如下所示实验表格。实验次数摆长l/m周期T/s重力加速度g/(m·s-2)重力加速度g的平均值/(m·s-2)1????2???3???平均

五、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(长度1m左右),小球应选用质量较大、体积较小的金属球(直径最好不超过2cm),摆角要小,不超过5°。可通过估算振幅的办法掌握。(2)固定悬点:单摆悬线的上端不可随意卷在杆上,以免摆动时摆线下滑,摆长改变。(3)摆动方法:要使摆球在同一竖直面内摆动,不能形成,方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。?(4)测摆长:摆长应是悬点到的距离,等于摆线长加小球半径。?圆锥摆球心

(5)测周期:①要从摆球经过位置时开始计时。?②要测多次全振动的时间来计算周期,如在摆球过平衡位置时开始计时并数零,以后摆球每过一次位置数一个数,最后总计时为t,总数为n,平衡平衡

六、误差分析本实验系统误差主要来源于单摆模型本身,即悬点是否固定,是单摆还是圆锥摆,球、线是否符合要求,以及测量哪段长度作为摆长等。本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量。因此要注意测准时间(周期),要从摆球通过平衡位置时开始计时,不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。

易错辨析(1)在用单摆测量重力加速度的实验中,测出摆线长作为单摆的摆长。()(2)在用单摆测量重力加速度的实验中,从摆球经过平衡位置时开始计时。()(3)在用单摆测量重力加速度的实验中,用停表测量摆球完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期。()(4)在用单摆测量重力加速度的实验中,应保证摆球在同一竖直平面内摆动。()×√×√

重难探究·能力素养全提升

探究点一实验原理及数据处理【例1】实验小组的同学们用如图所示的装置做用单摆测量重力加速度的实验。(1)测出悬点到小球球心的距离l及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=。(用l、n、t表示)?(2)实验时除用到停表、刻度尺外,还应该用到下列器材中的。(填选项前的字母)?A.长约1m的细线B.长约1m的橡皮绳C.直径约1cm的均匀铁球D.直径约10cm的均匀木球

(3)选择好器材,将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,应采用图(选填“甲”或“乙”)所示的固定方式。?(4)某同学组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示,这样做的目的是。(填选项前的字母)?A.保持摆动过程中摆长不变B.可使周期测量得更加准确C.需要改变摆长时便于调节D.保证摆球在同一竖直平面内摆动

(5)某同学组装好单摆后,在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺量得从悬点到摆球的最低端的长度L=0.9990m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径为mm。?

(6)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期,他根据测量数据画出了如图所示的图像,但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量。你认为横坐