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

教学课件2.5实验:用单摆测量重力加速度第二章

机械振动实验的目的和原理实验装置与器材实验步骤数据处理及误差分析01020304目录CONTENTS注意事项05

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。求重力加速度的方法有哪些？1、物体作自由落体运动：2、物体从光滑的斜面上由静止下滑：3、物体静止于水平面上：4、用打点计时器：上一节课我们学习了单摆周期公式，单摆周期公式里边有g，那么我们能不能利用周期公式来测量当地的重力加速度呢？实验的目的和原理PART1一、实验的目的和原理1.目的：利用单摆测定当地的重力加速度

想一想，要根据下面的式子测量重力加速度，需要测量哪些物理量？03123343563783941104312144516471849205122532426555728590126789101134512131401234567890012345678910012345678910①测周期:②测摆长:

秒表刻度尺、游标卡尺实验原理:实验装置与器材PART2PKPKPK有弹力无弹力1.器材：铁架台（带铁夹），中心有孔的金属小球，约1m长的细线，米尺，游标卡尺（选用），秒表二、实验装置与器材问题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？提示：线的选择：细一些、适当长一些（本实验要求1m左右）。不可伸长，且细线质量相对于摆球质量可忽略。摆球的选择：半径小一些（远小于摆线长度）、质量大一些。这样做成的装置才符合单摆模型，当摆角小于5°时，才可看成简谐运动，摆动周期

。问题2：下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？你还有更好的设计吗？PK提示：应选用乙方式悬挂，因为相对于甲装置，乙装置在单摆摆动过程中摆长不变，且可调整摆长。2.秒表的读数①秒表的使用和读数：停表的读数等于内侧分针的读数与外侧秒针的读数之和.

②注意：当内侧分针没有超过半格时，外侧秒针读小于30的数字；超过半格时，外侧秒针读大于30的数字.031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314BA(1)第一次按压A按钮，开始计时；(2)第二次按压A按钮

，终止计时，开始读数。(3)按压B按钮，秒表复位，分、秒

指针均指“0”刻度③操作：

031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314BA0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213142分7.6秒0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分51.4秒1分

39.8秒实验步骤PART31.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，制成一个单摆。然后拴在桌边的支架上，如图所示.2.用米尺量出悬点到球底部的距离L，准确到毫米；用游标卡尺测摆球直径，算出半径r，也准确到毫米。则单摆的摆长l为L-r.3.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过5º)，然后放开小球让它摆动，用停表测量单摆完成30次全振动（或50次）所用的时间（从小球来到平衡位置开始计时），求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期.4.将测出的摆长L和周期T代入公式求出g的值。5.变更摆长重做两次,并求出三次所得的g的平均值。三、实验步骤数据处理及误差分析PART4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。设计如表所示实验表格实验次数摆长l(m)周期T(s)重力加速度g(m/s2)g的平均值1

2

3

1.数据处理之平均值法：四、数据处理及误差分析五、数据分析1.04320.80.50l/mT2/s22.数据之图像法处理：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？

作出L-T2图像：注意事项PART51.应选用长度约1m不可伸缩细线。小球密度较大的金属球，直径应较小（最好不超过2㎝）。2.单摆的上端不要卷在夹子上，而要用夹子加紧，以免单摆摆动时摆线滑动或者摆长改变，且l=L-d/2。3.最大摆角小于5º，可用量角器测量。4.要使单摆在竖直平面内摆动，不要形成圆锥摆。

5.计算单摆的振动次数时，应从小球通过最低位置时开始计时，同方向再次通过最低位置时，计数为1、2……6.改变悬线长度多次测量，最后求出g的平均值。五、注意事项3.误差分析

（2）．偶然误差（1）主要来自于时间测量，测量时间时要求从摆球通过平衡位置开始计

时，在记次数时不能漏记或多记。同时应多次测量，再对多次测量结

果求平均值。（2）测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差。例1.(2024江苏常州联盟校期中)“用单摆测重力加速度”的实验中,为了尽可能减小实验误差,下述操作中不合理的是

(

)A.摆线偏离竖直方向的最大角度小于5°B.减小摆球的质量C.让小球尽可能在同一竖直面内摆动D.当小球通过平衡位置时开始计时B例2.(2024江苏南京联考)某同学利用单摆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

(

)A.开始摆动时振幅较小B.开始计时时,过早按下停表C.测量周期时,误将摆球(n-1)次全振动的时间记为n次全振动的时间D.测量摆长时,将悬点到小球上端边缘的距离作为摆长C例3.(2024广东东莞中学期中)如图1所示,某同学在“利用单摆测重力加速度”的实验中,测得摆线长为l,摆球直径为d,然后用停表记录了单摆n次全振动所用的时间为t。则:(1)下列最合理的装置是

。

C第二部分点击在此输入你的标题内容(2)用螺旋测微器测量摆球直径,示数如图2所示,读数为

mm。用停表记录了单摆50次全振动所用的时间,如图3所示,为

s。

9.450(9.449~9.451均正确)100.0(3)甲同学选择了合理的实验装置后,测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出如图4所示的T2-L图像中的实线a。乙同学也进行了与甲同学同样的实验,实验中将摆线长作为摆长L,测得多组周期T和L的数据,作出的T2-L图像,应是图4中的图线

(选填“a”“b”“c”“d”或“e”)。(已知c、d两条图线和a平行)。

C例4.(2022·郑州七中期末)在“用单摆测量重力加速度”实验中，(如图所示)(1)下列操作正确的是________。A．甲图：小球从偏离平衡位置60°开始摆动B．乙图：细线上端用铁夹子固定C．丙图：小球到达最高点时作为计时开始与终止的位置D．丁图：小球自由下垂时测量摆线的长度BD

(2)某同学通过测量30次全振动的时间来测量单摆的周期T，他在单摆经过平衡位置时按下停表记为“1”，若同方向再次经过平衡位置时记为“2”，在数到“30”时停止停表，读出这段时间t，算出周期T＝t/30。其他操作步骤均正确。多次改变摆长时，他均按此方法记录多组数据，并绘制了T2－L图像，则他绘制的图像可能是________。D4(3)按照(2)中的操作，此同学获得的重力加速度将______。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)偏大例5.(2024山东淄博实验中学期中)在“用单摆测量重力加速度”的实验中,某实验小组在测量单摆的周期时,测得摆球N次全振动的总时间为Δt。在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得摆线长度为l,再用游标卡尺测得摆球的直径为D。回答下列问题:(1)为了减小测量周期的误差,实验时需要在适当的位置作一标记,当摆球通过该标记时开始计时,该标记应该在摆球摆动轨迹的

。

A.最高点B.最低点C.任意位置B

(2)用题目中给出的字母表示出重力加速度大小为g=

。

(3)为了提高实验的准确度,在实验中可多次改变摆长L,并测出相应的周期T,从而得出几组对应的L和T的数值,以L为横坐标,T2为纵坐标,作出T2-L图线,但同学们不