鲁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 第4节 科学测量用单摆测量重力加速度.pptVIP

第2章第4节科学测量用单摆测量重力加速度

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

学习目标1.知道单摆做简谐运动的条件及相应控制方法。(科学探究)2.会测量实际单摆的摆长,会测量单摆振动的时间,会用平均值法求周期。(科学探究)3.会用平均值法、图像法(T2-l图像)求重力加速度。(科学探究)

思维导图

基础落实·必备知识全过关

一、实验目的1.用单摆测量重力加速度。2.会使用秒表测量时间。3.能分析实验误差的来源,并能采用适当方法减小测量误差。二、实验器材长约1m的细线、开有小孔的金属小球、带有铁夹的铁架台、刻度尺、、。?秒表游标卡尺

三、实验原理与设计单摆做简谐运动时,由周期公式,可得g=。因此,测出单摆和振动,便可计算出当地的重力加速度。?用秒表测量30~50次全振动的时间,计算平均做一次全振动的时间,得到的便是振动周期。摆长周期

四、实验步骤1.做单摆:取长约1m的细线,细线的一端连接小球,另一端用铁夹固定在铁架台上,让摆球自由下垂,如图所示。2.测摆长:用刻度尺测摆线长度l线,用游标卡尺测小球的直径d。测量多次,取平均值,计算摆长l=。?

3.测周期:(1)记录平衡位置:当摆球自由下垂时,在摆线的正前方桌子边缘上画竖直线表示“平衡位置”。(2)测量:将小球从平衡位置拉至一个偏角小于5°的位置并由静止释放,使其在竖直面内振动。待振动稳定后,从小球经过时开始用秒表计时,测量N次全振动的时间t,则周期T=。如此重复多次,取平均值。?4.变摆长:改变摆长,重复实验多次。5.计算g:将每次实验得到的l、T代入计算重力加速度,取,即为测得的当地重力加速度。?平衡位置平均值

五、数据处理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的平均值。设计如表所示的实验表格。实验次数摆长l/m周期T/s加速度g/(m·s-2)g的平均值1???2???3???

2.图像法:由,作出T2-l图像,即以T2为纵轴,以l为横轴,其斜率k=。由图像的斜率即可求出重力加速度g=。?

六、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,比如用单根尼龙丝、丝线等,长度一般不应短于1m;小球应选用密度较大的金属球,直径最好不超过2cm。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,以免摆动时摆线下滑,导致摆长改变。3.控制摆动角度:摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°。可通过估算振幅的办法控制。

4.摆动方法:摆球摆动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆。5.测摆长:摆长应是悬点到球心的距离,等于摆线长加上小球的半径。6.计算摆的振动次数:应以摆球通过最低点时开始计时并数零,以后摆球应从同一方向通过最低点时计数,要多测几次全振动的时间,用取平均值的办法求周期。

七、误差分析1.本实验的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,是单摆还是复摆,球、线是否符合要求,振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的振动,以及测量哪段长度作为摆长等。2.本实验的偶然误差主要来自时间(单摆周期)的测量上。因此,要注意测准时间(周期),要从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,应进行多次测量后取平均值。闪光语录提高实验精度从两个方面入手:(1)尽可能准确地测量出摆长和周期;(2)多次改变摆长,重做实验得到多组数据,并用图像法处理数据。

易错辨析判一判1.在“用单摆测量重力加速度”实验中,如果有两个大小相等且都带孔的铁球和木球,应选用铁球作摆球。()2.单摆偏角最好不超过5°。()3.在“用单摆测量重力加速度”实验中,为便于改变摆长,可将摆线的一头绕在铁架台上的圆杆上以代替铁夹。()4.在“用单摆测量重力加速度”实验中,测量摆长时,应用力拉紧摆线。()√√××

重难探究·能力素养全提升

探究实验数据的处理方法【例题】(1)物理课外小组研究“用单摆测重力加速度”实验,他们依照教材实验直接测量的物理量应为、、,其公式为。?摆线长l0摆球直径dn次全振动的时间t

(2)他们测出不同的摆长l所对应的周期T,在进行数据处理时:①如果甲同学以摆长l为横坐标、周期T的二次方为纵坐标作出了T2-l图像,若他测得的图像的斜率为k,则测得的重力加速度g=。若甲同学测摆长时,忘记测摆球的半径