新教材高中物理第2章机械振动第4节科学测量-用单摆测量重力加速度课件鲁科版选择性

第4节科学测量:用单摆测量重力加速度1.掌握用单摆测量重力加速度的方法。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。长约1m的细线、开有小孔的①

、带有铁夹的铁架台、刻度

尺、秒表、游标卡尺。1|实验器材单摆做简谐运动时,由周期公式T=2π

,可得g=②

。因此,测出③

和振动周期,便可计算出当地的重力加速度。用秒表测量30~50次全振动的时间,计算平均做④

的时间,得到的便

是振动周期。2|实验原理与设计金属小球单摆摆长一次全振动1.取长约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

⑤

,如图所示。

3|实验步骤自由下垂l线,用⑥

测小球的直径d。测量多次,取平均值,计算摆长l=⑦

。°的位置并由静止释放,使其在竖直面内

振动。待振动稳定后,从小球经过⑧

时开始用秒表计时,测量N次全振

动的时间t,则周期T=⑨

。如此重复多次,取平均值。4.改变⑩

,重复实验多次。l、T代入g=

计算重力加速度,取平均值,即测得的当地重力加速度。游标卡尺l线+平衡位置摆长1.制作单摆时小球应选用密度较大的金属球。

()2.为了使摆球振动明显,摆角越大越好。

()判断正误，正确的画“√”，错误的画“✕”。3.计算摆长时,要用摆线长加上摆球半径。

()4.实验中应从摆球到达最大位移处时开始计时。

()5.应使单摆保持在竖直平面内摆动,不能使之成为圆锥摆。()√提示:摆角应小于5°,这样单摆的振动才能看成简谐运动。✕√提示:应从摆球到达平衡位置时开始计时。✕√1|实验原理与操作情境单摆的振动在摆角很小的情况下可视为简谐运动,其周期仅与摆长和当地

的重力加速度有关,根据单摆周期公式T=2π

,可以通过实验测量当地的重力加速度。设问1.应选择什么样的材料来制作单摆?提示:选择材料时,应选择细而不易伸长的线,长度一般在1m左右,小球应选密度

较大、直径较小的金属球。2.实验中需要测量的物理量有哪些?提示:摆线长、摆球的直径、振动周期。3.实验中对摆球的摆动有什么要求?提示:应让摆球在竖直平面内做简谐运动。拔高问题4.测量周期时,应在摆球到达哪个位置时开始计时?提示:应在摆球经平衡位置时开始计时。5.单摆的周期往往是一个较小的数值,如何较为准确地测量单摆的周期?提示:用秒表测量单摆完成n次全振动所用的时间t,求出平均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,即T=

。

实验中的注意事项(1)选材:摆线应选择细、轻且不易伸长的线(长度为1m左右);小球应选用密度较

大、直径较小的金属球。(2)摆长测量:用毫米刻度尺测出摆线长度l线,用游标卡尺测量出摆球的直径d,则单

摆的摆长l=l线+

。(3)操作:单摆悬线的上端应当固定牢固,不可随意卷在铁架台的横杆上,以免摆动

时摆长改变;注意应使摆线偏离竖直方向的角度不超过5°;要使摆球保持在同一

个竖直平面内摆动,不可形成圆锥摆。(4)周期的测量:用秒表测出单摆做n(30~50)次全振动所用的时间t,则周期T=

。测量时应从摆球通过平衡位置时开始计时、计数。(5)改变摆长多次测量:将单摆的摆长变短或变长,重复实验三次,测出相应的摆长l和周期T。2|实验数据处理

数据处理的两种方法(1)平均值法:每改变一次摆长,将相应的l和T代入公式g=

中求出g值,最后求出g的平均值。设计如表所示的实验表格。实验次数摆长l/m周期T/s重力加速度g/(m·s-2)g的平均值1

g=

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