第5節(jié)　實驗：用單擺測量重力加速度 課件

物理第二章機械振動第5節(jié)實驗：用單擺測量重力加速度01基礎(chǔ)儲備明確原理02熱點實驗典例解讀03分層演練素養(yǎng)達標一、實驗?zāi)康?．用單擺測量重力加速度．2．會使用秒表測量時間．3．能分析實驗誤差的來源，并能采用適當(dāng)方法減小測量誤差．二、實驗器材長約1m的細線、開有小孔的金屬小球、帶有鐵夾的鐵架臺、刻度尺、秒表、游標卡尺．四、實驗步驟1．取出約1m的細線，細線的一端連接小球，另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，讓擺球自由下垂．五、數(shù)據(jù)分析將測量的數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^，分析產(chǎn)生誤差的可能原因．六、實驗結(jié)論寫出實驗結(jié)論七、注意事項1．實驗所用的單擺應(yīng)符合理論要求，即線要細、輕、不易伸長，擺球要體積小、質(zhì)量大(密度大)，并且最大偏角不超過5°.2．單擺懸線上端要固定，即用鐵夾夾緊，以免擺球擺動時擺線長度不穩(wěn)定．3．測量單擺周期時，應(yīng)從擺球經(jīng)過平衡位置(即最低點)時開始計時，以后擺球從同一方向通過平衡位置時進行計數(shù)，且在數(shù)“零”的同時按下秒表，開始計時、計數(shù)．4．?dāng)[動時，要使之保持在同一個運動平面內(nèi)，不要形成圓錐擺．熱點一實驗操作與誤差分析【例1】在“用單擺測定重力加速度”實驗中：(1)除長約1m的細線、帶鐵夾的鐵架臺、有小孔的小球、游標卡尺外，下列器材中，還需要________(填正確答案的標號)．A．秒表 B．米尺C．天平 D．彈簧秤(2)用游標卡尺測小球的直徑，如圖甲所示，則小球的直徑是________．(3)下列做法正確的是________(填正確答案的標號)．A．從擺球達到最高位置時開始計時B．記錄擺球完成一次全振動的時間C．要讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動的角度不超過5°D．選用的細線應(yīng)細、質(zhì)量小，且不易伸長(4)從懸點到球心的距離是擺長L，改變擺長L的長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出L－T2圖線，在圖線上選取A、B兩個點，兩個點的坐標如圖乙所示，則重力加速度的表達式是____________________________．[解析]

(1)在實驗中，需要測量單擺的周期，所以需要秒表，需要測量擺線的長度，所以需要米尺，擺球的質(zhì)量不需要測量，所以不需要天平或彈簧秤，A、B正確．(2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為12mm，游標讀數(shù)為0.1×5mm＝0.5mm，所以最終讀數(shù)為12mm＋0.5mm＝12.5mm.[針對訓(xùn)練1]甲、乙兩個學(xué)習(xí)小組分別利用單擺測定重力加速度．(1)甲組同學(xué)采用圖甲所示的實驗裝置．①為比較準確地測量出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值，除秒表外，在下列器材中，還應(yīng)該選用________．(用器材前的字母表示)a．長度接近1m的細繩b．長度為30cm左右的細繩c．直徑為1.8cm的塑料球d．直徑為1.8cm的鐵球e．最小刻度為1cm的米尺f．最小刻度為1mm的米尺②該組同學(xué)先測出懸點到小球球心的距離l，然后用秒表測出單擺完成n次全振動所用的時間t.請寫出重力加速度的表達式g＝________．(用所測物理量表示)(2)乙組同學(xué)在圖甲所示裝置的基礎(chǔ)上再增加一個速度傳感器，如圖乙所示．將擺球拉開一小角度使其做簡諧運動，速度傳感器記錄了擺球振動過程中速度隨時間變化的關(guān)系，如圖丙所示的v－t圖線．①由圖丙可知，該單擺的周期T＝________s.②更換擺線長度后，多次測量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機作出T2－l(周期二次方—擺長)圖像，并根據(jù)圖像擬合得到方程T2＝4.04l＋0.035.由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________________m/s2.(π2取9.86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)熱點二實驗數(shù)據(jù)的處理【例2】用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖所示．(1)組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用______(選填選項前的字母)．A．長度為1m左右的細線

B．長度為30cm左右的細線C．直徑為1.8cm的塑料球D．直徑為1.8cm的鐵球(2)測出懸點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)下表是某同學(xué)記錄的3組實驗數(shù)據(jù)，并做了部分計算處理．請計算出第3組實驗中的T＝________s，g＝________m/s2.組次123擺長L/cm80.0090.00100.0050次全振動時間t/s90.095.5100.5振動周期T/s1.801.91

重力加速度g/(m·s－2)9.749.73

[針對訓(xùn)練2]利用單擺測當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校?1)利用游標卡尺測得金屬小球直徑如圖甲所示，小球直徑d＝________cm.(2)某同學(xué)測量數(shù)據(jù)如下表，請在圖乙中畫出L－T2圖像．由圖像可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________m/s2(保留3位有效數(shù)字)．L/m0.4000.5000.6000.8001.200T2/s21.602.102.403.204.80(3)某同學(xué)在實驗過程中，擺長沒有加小球的半徑，其他操作無誤，那么他得到的實驗圖像可能是下列圖像中的________．解析：(1)主尺讀數(shù)為2.2cm，副尺讀數(shù)為6×0.1mm＝0.6mm＝0.06cm，故球直徑為d＝2.2cm＋0.06cm＝2.