高中物理人教版(2019)選擇性必修第一冊-第二章機(jī)械振動第5節(jié)實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度課件

第節(jié)5用單擺測量重力加速度高中物理選擇性必修第一冊第二章1.會依據(jù)單擺周期公式確定實(shí)驗(yàn)思路。2.能設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，會正確安裝實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。3.能正確使用刻度尺測量單擺的擺長，能正確使用停表測量單擺的振動周期。4.能正確處理數(shù)據(jù)，測出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?.能從多個角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。學(xué)習(xí)目標(biāo)二、實(shí)驗(yàn)原理利用單擺測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?/p>

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜?、?shí)驗(yàn)器材帶孔小鋼球一個，細(xì)線一條(約1m長)、鐵架臺、鐵夾、毫米刻度尺、秒表、游標(biāo)卡尺線有粗細(xì)、長短的不同，伸縮性也有區(qū)別。不同的小球，質(zhì)量和體積有差異。想一想，

應(yīng)如何選擇擺線和擺球？為什么？需要考慮的問題：提示：1.選擇細(xì)的，長度不易伸縮的線；2.選擇乙這種方式。單擺的懸點(diǎn)固定以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象右圖畫出了細(xì)線上端的兩種不同的懸掛方式。

應(yīng)該選用哪種方式？為什么？需要測量的量：提示：實(shí)際的單擺擺球不可能是質(zhì)點(diǎn)，所以擺長應(yīng)是從懸點(diǎn)到擺球球心的長度，即l＝l0＋，l0為擺線長，D為擺球直徑．1.擺長的測量用停表測量單擺的周期．方法①：測量單擺做一次________的時間作為它的________的測量值．方法②：測量單擺做多次________(例如幾十次)的時間，然后通過計算求出它的________的測量值．哪種方法更好？2.周期的測量全振動周期全振動周期提示：方法②更好。由哪個位置計時更好？提示：由圖示標(biāo)記位置計時更好。最主要的原因是最低點(diǎn)速度最大，走相同的距離所用時間時間最短，我們計時時的誤差最小。第二，在最低點(diǎn)是中間往左往右的分界點(diǎn)都是這點(diǎn)!1.在細(xì)線的一端打一個比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，制成一個單擺．四、實(shí)驗(yàn)步驟

五、數(shù)據(jù)處理

1．選擇細(xì)、輕又不易伸長的線，選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)盡量?。?．單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺長改變的現(xiàn)象發(fā)生．3．注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過5°.4．?dāng)[球振動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺．5．為減小誤差，測量單擺的周期時，應(yīng)以擺球通過最低位置時開始計時．6．用圖像處理數(shù)據(jù)時，要以擺長(l)為橫坐標(biāo)、周期(T)的平方為縱坐標(biāo)．六、注意事項(xiàng)：七、誤差來源分析

例：用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(1)組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用________(選填選項(xiàng)前的字母)．A．長度為1m左右的細(xì)線B．長度為30cm左右的細(xì)線C．直徑為1.8cm的塑料球D．直徑為1.8cm的鐵球AD(2)測出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長)L及單擺完成n次全振動所用的時間t，則重力加速度g＝________(用L、n、t表示)．(3)在測量擺長后，測量周期時，擺球振動過程中懸點(diǎn)O處擺線的固定出現(xiàn)松動，擺長略微變長，這將會導(dǎo)致所測重力加速度的數(shù)值________．(選填“偏大”“偏小”或“不變”)偏小(4)測量單擺的振動周期，測量時間應(yīng)從擺球經(jīng)過

(選填“平衡位置”或“最高點(diǎn)”)時開始計時；某次測定了50次全振動的時間如圖中停表所示，那么停表讀數(shù)是________s；該單擺的周期是T＝________s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．平衡位置99.82.00本課小結(jié)1、選擇材料時應(yīng)選擇較細(xì)又不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2cm。2、單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)用鐵夾夾緊，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象。3、注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過5°。4、擺球振動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。當(dāng)堂檢測1.某實(shí)驗(yàn)小組用單擺測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示（處理數(shù)據(jù)時π取3.14）。（1）下列說法正確的是

。A.擺球應(yīng)選擇體積小的、質(zhì)量大的B.細(xì)線伸縮性要盡量小，長度大約1mC.計時的起點(diǎn)和終點(diǎn)應(yīng)選擇擺球擺至最低點(diǎn)時D.擺球的最大擺角大約為45°最好E.細(xì)線上端應(yīng)選擇如圖乙所示的懸掛方式ABC9.84（2）用細(xì)線將擺球懸掛好后，該實(shí)驗(yàn)小組又用刻度尺測得細(xì)線懸掛點(diǎn)到擺球上端的距離為1.09m，用卡尺測得擺球的直徑為2.00cm，用停表測得擺球完成30次全振動的時間為63.0s，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)計算得出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=

m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（3）為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，該實(shí)驗(yàn)小組通過改變擺長又做了多次實(shí)驗(yàn)，用l表示擺長，T表示振動周期，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的T2-l圖像為一條過原點(diǎn)的直線，圖線的斜率k=4.00s2/m，由圖像可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=

m/s2

（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）甲乙9.86【解析】（1）A、B對：該實(shí)驗(yàn)中，要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的擺線，長度要適當(dāng)長一些；選擇體積比較小、質(zhì)量較大的小球。C對：計時的起點(diǎn)和終點(diǎn)應(yīng)選擇擺球擺至最低點(diǎn)時，誤差小。D錯：拉開擺球，使擺球的最大擺角不大于5°。E錯：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求，擺球在擺動的過程中，懸線的長度不能變化，圖乙擺長變化，不能選擇圖乙的懸掛方式。2.

［多選］用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T2

?l圖像，也可以求出重力加速度g，已知三位同學(xué)作出的T2?l圖線的示意圖如圖中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過原點(diǎn)，圖線b對應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。則相對于圖線b，下列分析正確的是（）