高中物理(新教材)选修1课件3：2 5 实验：用单摆测量重力加速度 人教版

第二章机械振动5实验：用单摆测量重力加速度1.学会用单摆测定当地重力加速度的方法2.掌握利用图像处理实验数据的方法3.通过对单摆周期的测量，让学生能正确熟练地使用停表学习目标实验探究一、实验目的二、实验原理学会用单摆测定当地重力加速度，正确熟练使用秒表。根据单摆周期公式

，得：

。据此，只要测得摆长l和周期T，即可算出当地的重力加速度g。小金属球、细尼龙线、铁夹、铁架台、游标卡尺、米尺、秒表三、实验器材1.线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？单摆是一个理想模型：（1）细线的伸缩、质量不计（2）球的直径与线长相比可以忽略摆线的选择：不可伸缩的细长线，细线质量相对于摆球的质量可以忽略；细线的长度远大于摆球直径；摆球的选择：选择体积小、半径大的小球选择乙这种方式。单摆的悬点固定以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象2.右图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？需要测量的量：1.摆长的测量实际的单摆摆球不可能是质点，所以摆长应是从悬点到摆球球心的长度，即l＝l0＋，l0为摆线长，D为摆球直径．用停表测量单摆的周期．方法①：测量单摆做一次________的时间作为它的________的测量值．方法②：测量单摆做多次________(例如几十次)的时间，然后通过计算求出它的________的测量值．哪种方法更好？需要测量的量：2.周期的测量全振动周期全振动周期方法②更好。由哪个位置计时更好？由图示标记位置计时更好。最主要的原因是最低点速度最大，走相同的距离所用时间时间最短，我们计时时的误差最小。第二，在最低点是中间往左往右的分界点都是这点!需要测量的量：2.周期的测量由哪个位置计时更好？由图示标记位置计时更好。最主要的原因是最低点速度最大，走相同的距离所用时间时间最短，我们计时时的误差最小。第二，在最低点是中间往左往右的分界点都是这点!需要测量的量：2.周期的测量四、实验步骤(1)做单摆:(2)记录平衡位置:在单摆

处做上标记。

平衡位置(3)测摆长:用刻度尺量出悬线长到摆球球心的长度，即为摆长。(4)测周期:把此单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(这个角度最好不大于5°),再释放小球。当摆球摆动稳定以后,经过最低位置时,用停表开始计时,测量单摆全振动30次(或50次)的时间,求出

,即单摆的振动周期。

(5)变摆长:将单摆的摆长变短(或变长),重复步骤(3)、(4),将数据填入表格。一次全振动的时间五、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。设计如下所示实验表格2、图像法：由得,作出图像。其斜率,由图像的斜率即可求出重力加速度g。例1.在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中:(1)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______中所示的固定方式。乙典例精析例1.在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中:(1)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______中所示的固定方式。乙典例精析(2)需要测量悬线长度,现用最小分度为1mm的米尺测量,图丙中箭头所指位置是拉直的悬线两端在米尺上相对应的位置,测得悬线长度为_____mm;如图丁,用游标卡尺测量小球的直径如图丁所示,则该单摆的摆长为L=_____mm。

(3)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=________。987.0994.1例2.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示．(1)组装单摆时，应在下列器材中选用________(选填选项前的字母)．A．长度为1m左右的细线B．长度为30cm左右的细线C．直径为1.8cm的塑料球D．直径为1.8cm的铁球AD(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)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)．(3)在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值________．(选填“偏大”“偏小”或“不变”)偏小(4)测量单摆的振动周期，测量时间应从摆球经过

(选填“平衡位置”或“最高点”)时开始计时；某次测定了50次全振动的时间如图中停表所示，那么停表读数是________s；该单摆的周期是T＝________s(结果保留三位有效数字)．平衡位置99.82.00例3.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。(1)他组装单摆时,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

(填字母代号)。

A.保证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AC(2)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量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,单摆摆长为

m。

12.00.9930(3)下列振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程。图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动的图像,已知sin5°=0.087,sin15°=0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是

(填字母代号)。

A解析：单摆测量周期,必须从平衡位置开始计时,且摆角小于5°,所以合乎实验要求且误差最小的是A。1、选择材料时应选择较细又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm。2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应用铁夹夹紧，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。3、注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°。4、摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。课堂小结备用工具&资料(3)下列振动图像真实地描述了对摆长约为1m的单摆进行周期测量的四种操作过程。图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动的图像,已知sin5°=0.087,sin15°=0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是

(填字母代号)。

A解析：单摆测量周期,必须从平衡位置开始计时,且摆角小于5°,所以合乎实验要求且误差最小的是A。例3.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。(1)他组装单摆时,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

(填字母代号)。

A.保证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AC实验探究一、实验目的二、实验原理学会用单摆测定当地重力加速度，正确熟练使用秒表。根据单摆周期公式

，得：

。据此，只要测得摆长l和周期T，即可算出当地的重力加速度g。小金属球、细尼龙线、铁夹、铁架台、游标卡尺、米尺、秒表三、实验器材需要测量的量：1.摆长的测