第5节　实验：用单摆测量重力加速度 课件

物理第二章机械振动第5节实验：用单摆测量重力加速度01基础储备明确原理02热点实验典例解读03分层演练素养达标一、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．四、实验步骤1．取出约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．五、数据分析将测量的数据与当地重力加速度值相比较，分析产生误差的可能原因．六、实验结论写出实验结论七、注意事项1．实验所用的单摆应符合理论要求，即线要细、轻、不易伸长，摆球要体积小、质量大(密度大)，并且最大偏角不超过5°.2．单摆悬线上端要固定，即用铁夹夹紧，以免摆球摆动时摆线长度不稳定．3．测量单摆周期时，应从摆球经过平衡位置(即最低点)时开始计时，以后摆球从同一方向通过平衡位置时进行计数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时、计数．4．摆动时，要使之保持在同一个运动平面内，不要形成圆锥摆．热点一实验操作与误差分析【例1】在“用单摆测定重力加速度”实验中：(1)除长约1m的细线、带铁夹的铁架台、有小孔的小球、游标卡尺外，下列器材中，还需要________(填正确答案的标号)．A．秒表 B．米尺C．天平 D．弹簧秤(2)用游标卡尺测小球的直径，如图甲所示，则小球的直径是________．(3)下列做法正确的是________(填正确答案的标号)．A．从摆球达到最高位置时开始计时B．记录摆球完成一次全振动的时间C．要让摆球在竖直平面内摆动的角度不超过5°D．选用的细线应细、质量小，且不易伸长(4)从悬点到球心的距离是摆长L，改变摆长L的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L－T2图线，在图线上选取A、B两个点，两个点的坐标如图乙所示，则重力加速度的表达式是____________________________．[解析]

(1)在实验中，需要测量单摆的周期，所以需要秒表，需要测量摆线的长度，所以需要米尺，摆球的质量不需要测量，所以不需要天平或弹簧秤，A、B正确．(2)游标卡尺的主尺读数为12mm，游标读数为0.1×5mm＝0.5mm，所以最终读数为12mm＋0.5mm＝12.5mm.[针对训练1]甲、乙两个学习小组分别利用单摆测定重力加速度．(1)甲组同学采用图甲所示的实验装置．①为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用________．(用器材前的字母表示)a．长度接近1m的细绳b．长度为30cm左右的细绳c．直径为1.8cm的塑料球d．直径为1.8cm的铁球e．最小刻度为1cm的米尺f．最小刻度为1mm的米尺②该组同学先测出悬点到小球球心的距离l，然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t.请写出重力加速度的表达式g＝________．(用所测物理量表示)(2)乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示．将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v－t图线．①由图丙可知，该单摆的周期T＝________s.②更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T2－l(周期二次方—摆长)图像，并根据图像拟合得到方程T2＝4.04l＋0.035.由此可以得出当地的重力加速度g＝________________m/s2.(π2取9.86，结果保留3位有效数字)热点二实验数据的处理【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(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)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理．请计算出第3组实验中的T＝________s，g＝________m/s2.组次123摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期T/s1.801.91

重力加速度g/(m·s－2)9.749.73

[针对训练2]利用单摆测当地重力加速度的实验中．(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示，小球直径d＝________cm.(2)某同学测量数据如下表，请在图乙中画出L－T2图像．由图像可得当地重力加速度g＝________m/s2(保留3位有效数字)．L/m0.4000.5000.6000.8001.200T2/s21.602.102.403.204.80(3)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图像可能是下列图像中的________．解析：(1)主尺读数为2.2cm，副尺读数为6×0.1mm＝0.6mm＝0.06cm，故球直径为d＝2.2cm＋0.06cm＝2.