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

第二章

机械振动第5节

实验：用单摆测量重力加速度高中物理选择性必修第一册说说看

如何用我们学过的物理知识来测量当地的重力加速度呢？你有哪些方法？1、利用天平和弹簧测力计分别测出物体的质量m和重量G

2、利用自由落体运动，测出下落高度h和下落时间t

3、利用机械能守恒定律

4、利用单摆

……还有很多种其它的方法，最少10种哦！理论上和重力有关的物理现象都可以用来测量g实验：用单摆测量重力加速度一、实验思路前人的足迹惠更斯在推导出单摆的周期公式后，用一个单摆测出了巴黎的重力加速度我们的任务采用同样的方法，测量本地的重力加速度需要测量哪些物理量呢？如何设计实验装置和选择实验器材去测量这些量呢？实验：用单摆测量重力加速度二、实验装置实验：用单摆测量重力加速度三、实验步骤1、做单摆

在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大一些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上，就制成了一个单摆。将铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外。（1）线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积也有差异。我们应该如何选择摆线和摆球呢？选择细线来做摆线，细线在摆动过程中遇到空气阻力小，且细线质量小对单摆的影响小思考与讨论尽量选择质量大、体积小的金属球，减小空气阻力的影响思考与讨论（2）如下图的两种不同的悬挂方式，应该选用哪一种？说说你的理由！左图中的摆球摆动时，在平衡位置两侧的摆长不一样，则会对周期测量带来误差，所以应该选择右图中的悬挂方式实验：用单摆测量重力加速度三、实验步骤2、测摆长（1）摆长就是摆线的长度吗？摆长=摆线长度+摆球半径这才是摆长（2）怎么测摆长呢？实验：用单摆测量重力加速度三、实验步骤3、测周期（1）测量单摆做一次全振动的时间作为周期，还是测量做多次全振动的时间、再取平均值作为周期好呢？

为了减小测量时的偶然误差，我们通常用停表测出单摆完成30~50次全振动的时间，求出一次全振动的时间，即为单摆的振动周期实验：用单摆测量重力加速度三、实验步骤3、测周期（2）测量单摆周期时，计时的起点选在哪里呢？选在摆球的最高点还是最低点好呢？为什么？单摆摆到平衡位置时的速度最大，计时瞬间即使球没摆到或刚超过平衡位置，摆球的运动用时也极短；相反，若在最大位移处开始计时，此时球速较小，计时瞬间摆球没有达到或已经经过最大位移处返回，运动时间较长，引起的误差就会大一些。所以，我们在摆球经过最低位置即平衡位置时开始计时。实验：用单摆测量重力加速度三、实验步骤3、测周期（3）为了便于测量周期，摆长长一些好还是短一些好呢？摆长长一些，单摆完成一次全振动用时较长，测量时相对误差较小，所以摆长做得适当长一些比较好4、改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格实验：用单摆测量重力加速度四、数据分析次数12345摆长l(m)周期T(s)重力加速度g(m/s2)怎么处理这些实验数据，以得到较为精确的当地重力加速度数值呢？实验：用单摆测量重力加速度四、数据分析方法一：将每次计算出来的重力加速度取平均值方法二：你还能想到什么方法呢？画T2-l图像，由斜率来计算g实验：用单摆测量重力加速度五、注意事项1、摆动时摆线偏离竖直方向的角度不超过5︒（实际操作时一般不超过10︒）2、摆动时，摆球要在同一竖直面内运动，不能形成圆锥摆3、从最低点开始计时，每两次经过最低点记作一次全振动，不能记错例：某同学用单摆测量当地重力加速度的实验装置如图所示。(1)为了利用单摆较准确地测出重力加速度，应当选用的器材有________。A.长度为10cm左右的细线B.长度为100cm左右的细线C.直径为1.8cm的钢球D.直径为1.8cm的木球E.最小刻度为1mm的刻度尺F.停表、铁架台BCEF(2)该同学分别在北京和厦门两地做了此实验，比较准确地探究了单摆的周期T与摆长l的关系，然后将这两组实验数据绘制成T2－l图像，如图所示，在北京测得的实验结果对应的图线是_____(选填“A”或“B”)。B斜率越小，g越大，故B应该对应的是北京的测量图像(3)该同学在当地做这个实验时，通过改变几次摆长l，测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2－l图像，如图所示。理论上T2－l图线是一条过坐标原点的直线，造成图线不过坐标原点的原因可能是_____________________________。由此可得T2=kl，但现在图像满足的关系为T2=k(l+l0)，即l+l0可能才是真正的摆长故可能是测量摆长时漏掉了摆球的半径，且摆球的半径r=l0测量摆长时漏掉了摆球的半径(4)如果测得的g值偏小，可能的原因是_____。

A.测摆长时摆线拉得过紧

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，停表过迟按下

D.实验时误将49次全振动记为50次测摆长时摆线拉得过紧，会导致摆长的测量值偏大，从而使计算出的重力加速度偏大，A错摆线上端悬点系的不牢固，振动中出现松动，使摆线长度增加，会导致之前测量的摆长偏小，故测得的重力加速度偏小，B正确(4)如果测得的g值偏小，可能的原因是_____。

A.测摆长时摆线拉得过紧

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，停表过迟按下

D.实