高中物理 第一章 机械振动 1.5 实验探究：用单摆测定重力加速度教案 教科版选修3-4.doc

第一章 机械振动 第五节 用单摆测定重力加速度【教学目标】1.明确实验目的，理解实验原理；通过实验，探究单摆的周期与摆长及重力加速度的关系2.自主学习，小组合作探究，学会使用秒表，掌握实验步骤，并能正确进行实验操作3.激情投入，领会科学探究中严谨、务实、友好合作的精神和态度重点：实验原理的理解。 难点：实验数据的处理。【课程内容标准】知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测定重力加速度。【导学过程】1同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材； 2勾划课本并写上提示语，熟记基础知识，用红笔标注疑问，并填写到后面“问题反馈”。3.限时15分钟，独立完成（一）教材助读1.根据单摆周期公式，推导出g的表达式？为了要得到g值，应测量哪几个量？2.怎样才能正确地测出摆长？3.怎样才能准确地测定单摆的周期？一、实验目的1利用单摆测定当地的重力加速度2巩固和加深对单摆周期公式的理解二、实验原理单摆在偏角很小(如小于5)时的摆动，可以看成是简谐运动其固有周期为t2 ，由此可得g= .据此，只要测出摆长l和周期t，即可计算出当地的重力加速度值三、实验器材长约1 m的细线、稍重的带孔小铁球1个、带有铁夹的铁架台1个、米尺1把、秒表1块、游标卡尺四、实验步骤1做单摆。让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个线结，做成单摆，如图所示把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记2测摆长。用米尺量出摆线长度l，精确到毫米，用游标卡尺测出摆球的直径d，即得出小球半径为，计算出摆长ll.3测周期。把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(如小于5)，然后放开小球，让小球摆动，摆动稳定后，从摆球通过平衡位置时开始计时，数出以后摆球通过平衡位置的次数n（80100次），用秒表记下所用的时间t，则单摆振动的周期t. 4变单长。改变摆长，重做几次实验，利用公式计算出每次实验测出的重力加速度值，求出它们的平均值，即为当地的重力加速度值五、注意事项(1)选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在1m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm；(2)单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑或悬点不固定，摆长改变的现象； (3)注意摆动时摆角不易过大，不能超过5，以保证单摆做简谐运动； (4)摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆； (5)测量应在摆球通过平衡位置时开始计时，因为在此位置摆球速度最大，易于分辩小球过此位置的时刻；画出单摆的平衡位置，作为记时的参照点.必须是摆球同方向经过平衡位置记一次数.(6)测量单摆的振长时应使摆球处于自然下垂状态，用米尺测量出摆线的长度，再用游标卡尺测出摆球的直径，然后算出摆长，要准确到毫米位.附：秒表构造及读数1、外壳按钮：使指针启动、停止和回零，如图所示。 2、表盘刻度：秒针指示大圆周的刻度，其最小分度值常见为0.1秒、0.2秒或0.5秒；秒钟转一周历时30秒；分针指示小圆周的刻度，其最小分度值常见为0.1分或0.5分，分针转一周历时15分。 3、秒表的工作原理：机械秒表靠发条转动力矩通过内部齿轮驱动调节器调节摆动的秒针和分针，即将发条的弹性势能转化为动能，使指针摆动。4、秒表的读数：不足30秒即秒针转不到一周时，直接读大圆周上秒针所指的黑体分度值，因为大圆周上有红、黑两种字体，黑字0 30，红字0 60，意思是秒针转两周才60秒；同理分析所指的小圆周上也有两种字体，黑字0 15，红字0 30，分针转两周才30分；通常是分针读红字，秒针读红字，分针读黑字，秒针读黑字，记时为两个示数之和。【问题反馈】【课内探究】1.测定重力加速度时： 摆球应选用_ _，摆线宜选用_ _；测摆线的长度用_ _，要求准确到_ _，测小球直径用_ _，要求准确到_ _，测量摆动3050次时间用_ _；此外，还需要配备_ _和_ _.2、在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是( )a摆球以选密度大，体积小的小球为好 ;b摆长以0.25米为宜 ;c摆角应小于5;d摆线的悬点要固定，方不会在摆动中出现移动或晃动 ;e要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动 ;f测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时 .只有a、b、c、d项正确只有e、f项正确 只有acdef正确都正确 3.某同学用单摆测量重力加速度，测得的结果比当地重力加速度的真实值偏小，他在实验操作上可能出现的失误是（ ）a测量悬线长度作为摆长，没有加上摆球的直径b选用摆球的质量偏大c把在时间t内的n次全振动误记为n+1次d把在时间t内的n次全振动误记为n-1次4某同学在做“用单摆测重力加速度”的实验时，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：摆长l/m0.50000.80000.90001.00001.2000周期t/s1.421.791.902.002.20t2/s22.023.203.614.004.84（1）以摆长l为横坐标，周期的平方t2为纵坐标，根据以上数据在图中画出t2l的图线。（2）由此图像求出重力加速度g= m/s。（结果保留到小数点后二位）（3）在“用单摆测定重力加速度”的实验中，若测得的g值比当地的标准值偏小，可能是因为( )a 摆球的质量偏大b 摆动的偏角偏小c 计算摆长时，把悬线长l当作了摆长ld 测量周期时，将n次全振动误记成了（n1）次全振动5(1) 在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l和周期t计算重力加速度的公式是g_。如果已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图所示，那么单摆摆长是_ 。如果测定了40次全振动的时间如图中秒表所示，那么秒表读数是_s，此单摆的摆动周期是_s。 a木球 b铁球 柔软不易伸长的丝线 粗棉线（3）在测定单摆摆长时，下列的各项操作正确的是（ ）a.装好单摆，抓住摆球，用力拉紧，测出摆线的悬点到摆球球心之间的距离b.让单摆自由下垂，测出摆线长度再加上摆球直径c.取下摆线，测出摆线长度后再加上摆球半径d.测出小球直径，把