15实验用单摆测重力加速度课件高二上学期物理人教版选择性

实验：用单摆测重力加速度高二年级学科：物理（人教版）课前准备同学们准备好课本、学习资料、实验器材导入新课重力加速度g是个非常重要的物理量，我们有必要对它进行测量。我们先根据已掌握的物理学知识思考一下怎么可以获得g的数值呢？

今天我们要应用刚刚学过的单摆知识来测量当地重力加速度。1.

用弹簧测力计静止悬挂重物：g=F/m2.

根据自由落体运动：h=gt2/2

g=2h/t2问题导入问题1：单摆的周期公式是什么？问题2：由单摆周期公式推出重力加速度的表达式是什么？问题3：问题2式子中要测量g需要测哪些物理量？请暂停视频思考问题4：同学们课前是怎么做单摆的呢？利用手头的器材做好的单摆可以比较准确的测量出摆长和周期吗？（比如：细绳、细线、锁头、带孔小球等等，组装单摆，挂好摆起来，就可以用手头的手机秒表功能测时间了）（可能的情况1：制作的单摆摆动幅度短时间内变小，周期不好测）（可能的情况2：制作的单摆摆长很短时摆动太快周期不好测，摆长长一点周期大相对好测）（可能的情况3：制作的单摆摆长测量有难度，锁头或小球的重心不好找）（可能的情况4：单摆摆动的时候不在同一竖直平面内，做成了圆锥摆，测量的周期不是单摆的周期存在误差）问题导入请暂停视频思考操作问题导入问题7：我们不能直接测量小球的半径，只能测量小球的直径，如何测量小球的直径？问题5：怎么固定悬点？请暂停视频继续思考（用游标卡尺直接卡小球进行读数，或用直角尺和直尺测直径）（单摆悬线的上端不可随意卷在杆上，或套圈挂上去，应紧夹在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改变的现象）（单摆制作解决上述情况要点：绳子要选择伸缩性小又轻又细又长（一般选择1m左右）；小球要选择又重又小（一般选择直径最好不超过2cm体积小密度大的小球），且摆角很小时才能看成是简谐运动，一般小于5°，高中实验可以到达10°）问题6：摆长怎么测量？（摆长测量是从悬点到小球的长度，再加上小球的半径）问题8：直接测量一次全振动的时间好不好？该如何减小误差？问题9：测量n次全振动的时间从单摆摆动到最高点开始计时好还是从单摆摆动到最低点开始计时好？问题10：关于0计时0计次和0计次1计时的问题，不能混淆，同样计数为n次时间为t，那么周期的表达式是什么？（测一次全振动的时间误比较差大，一般测量30到50个周期的时间求平均来获得周期的测量值）（单摆摆动到最高点由于速度慢不好确定什么时候速度为0，不好确定是否到达了最高点位置，而在最低点附近速度大，相同距离运动时间比在最高点小，误差就小，应该从最低点开始计时）（分析：0计时0计次T=t/n，0计次1计时T=t/（n-1））问题导入请暂停视频继续思考记录数据请先看演示实验，然后自己操作开始实验请暂停视频做实验序号12345摆长L（m）30次t时间周期T（s）周期T2g=记录数据序号12345摆长L（m）1.10651.21201.31561.41501.516230次t时间63.366.369.071.774.7周期T（s）2.112.212.302.392.47周期T24.45214.88415.295.71216.1009g=9.819.809.829.789.81开始实验请看演示实验过程数据处理问题11：怎么用平均值求重力加速度？问题12：怎么用图像法求重力加速度？请暂停视频思考探究（比如：先用夹子夹好拴着锁头的细线（重心没办法找，但容易制作单摆），选择合适的摆长，摆动测量n个周期的时间t1，再减小或增加摆长∆L再测出n个周期的时间t2，这样测出两个不同摆长的单摆对应的两个周期，由|L1-L2|=∆L，得到关于g的方程,式中只需要测量出∆L、t1、t2、n就可以计算出g，从而测量出g，这样可以不用管摆球的重心，不需要测量半径）误差来源（实验减小误差的探究）问题13：为了减小实验误差，探究能不能不测摆长就能求出重力加速度呢？请暂停视频做实验主要是摆长读数的误差，重心位置不好找、秒表计时的误差。1.某同学在实验探究a、b两个物理量之间的定量关系时，测得了6组实验数据如右表所示，它们的单位为P、Q。请用图像(图2.5-4)处理实验数据，寻找它们之间的定量关系，根据图像推出a、b之间关系的表达式，如果有常数，写出常数的数值和单位。巩固练习请暂停视频做练习课堂总结我们这节课完成了实验：用单摆测重力加速度，知道了实验的目的，实验原理掌握了实验方法，以及注意事项，得到了实验结果。1.在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述哪些是正确的，哪些是错误的?A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的C.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大D.用刻度尺测量摆线的长度1，这就是单摆的摆长E.释放摆球，从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期T=t/502.实验小组的同学们用如图3所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验.(1)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）(2)实验时除用到停表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的.(填选项前的字母)A.长约1m的细线B.长约1m的橡皮绳C.直径约1cm的均匀铁球D.直径约10cm的均匀木球(3)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4

中所示的固定方式.

课后作业(4)某实验小组组装单摆时，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5所示，这样做的目的是

(填选项前的字母)A.保持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(5)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得从悬点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6所示，则该摆球的直径为

_mm.

(6)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是

。(填选项前的字母)A.测出摆线长作为单摆的摆长B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动C.在摆球经过平衡位置时开始计时D.用停表测量摆球完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期(7)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图7所示的图象，但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量.你认为横坐标所代表的物理量是(填“12”“L”或“/T”)，若图线斜率为k，则重力加速度g=

(用k表示).

(8)乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是_

_.(填选项前的字母)A.开始摆动时振幅较小