2.5实验用单摆测量重力加速度课件-高二上学期物理人教版选择性2

2.5实验：用单摆测量重力加速度第二章

机械振动

了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。为此，就需要了解测量重力加速度的方法。思考：求重力加速度的方法有哪些？根据自由落体运动公式h=gt2求解根据单摆周期公式求解这节课我们利用单摆周期公式来测量重力加速度。根据机械能守恒定律mgh=mv2求解一、实验思路当摆角较小时，单摆做简谐运动，根据其周期公式T=2πg=思考：要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？应该如何设计实验装置、选择实验器材？怎样才能减小实验误差？摆长L和周期T二、实验装置图1实验装置如图所示，在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上，就制成一个单摆。思考：1.应该如何选择细线和摆球？橡皮筋细绳大木球乒乓球小钢球粗麻绳2.应该如何选择悬挂方式？三、物理量的测量1.摆长的测量摆长为L=L线+r(1)用米尺量出悬线长L线，准确到毫米。(2)用游标卡尺测摆球直径，算出半径r，也准确到毫米。051001L线我们一般用停表测量单摆的周期。也可以用电子表中的秒表测量单摆的周期。031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314测量方法:

将单摆从平衡位置拉开一个小角度(摆角小于5°)，然后释放摆球让单摆在竖直平面内摆动。当单摆摆动稳定后，过平衡位置时开始计时，且在数“零”的同时按下停表，以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数1次；测量30～50次全振动的时间。计算出完成一次全振动的时间，即为单摆的振动周期T。三、物理量的测量记测量n次全振动的时间t。

周期为T=三、物理量的测量031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314机械停表的读数2min=120st=127.6s三、物理量的测量031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314机械停表的读数1.5min=90st=141.4s四、数据分析求重力加速度把测得的周期和摆长的数值代入公式求出重力加速度g的值来。多次测量求平均值改变摆长，重做几次实验,计算出每次实验的重力加速度，填入设计的表格中。最后求出几次实验得到的重力加速度的平均值。实验次数摆长l(m)周期T(s)加速度g(m/s2)g的平均值1

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在用单摆测量重力加速度时，若所用的摆球质量分布不均匀，不能用摆线长加球半径得到单摆的摆长。我们采用如下方法解决这个问题：

由①②两式可求得当地的重力加速度

反思改进1.04320.80.50l/mT2/s2图像法处理数据：g=T2=L作出T2-L图像：斜率k=g=如果要求用图像法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？思考：四、数据分析五、误差分析

七、注意事项

用单摆测量重力加速度实验思路实验装置物理量的测量数据处理T=2πg=选择细轻又不易伸长的线金属球的密度应较大，直径应较小公式法，求平均值图像法，做T2-L图像测量摆长L和周期T

【练习1】(多选)在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是()A．摆球以选密度大，体积小的小球为好；B．长以0.25米为宜；C．摆角应小于5°；D．摆线的悬点要固定，才不会在摆动中出现移动或晃动；E．要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动；F．测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时①A、B、C、D项正确

②只有E、F项正确③ACDEF正确

④都正确解析：为了减小空气阻力的影响，摆球应选密度大，体积小的小球，A对；只有当摆角很小时，一般小于50，单摆的运动才可以看作简谐运动，C对；悬点要固定好，要在竖直面内摆动，D、E对；测量周期时，小球到达最高点的时刻不易把握，应在小球过最低点时开始计时，F对。③

【练习2】有一单摆，其摆长l=1.02m,摆球的质量m=0.10kg，已知单摆做简谐运动，单摆振动30次用的时间t=60.8s，试求：(1)当地的重力加速度是多大？(2)如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？解析：(1)当单摆做简谐运动时，其周期公式由此可得又代入数据解得g=9.79m/s2。

【练习3】某同学用单摆测当地的重力加速度.他测出了摆线长度L和摆动周期T，如图(a)所示.通过改变悬线长度L，测出对应的摆动周期T，获得多组T与L，再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图象如图(b)所示.