粤教版选修34用单摆测定重力加速度 课件（30张）.ppt

第一章 5学生实验 用单摆测定重力加速度 学习目标1 掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法 2 体会单摆做简谐运动的条件 内容索引 知识探究 题型探究 达标检测 知识探究 1 实验目的利用单摆测定当地的重力加速度 3 器材铁架台及铁夹 金属小球 有孔 停表 细线 1m左右 刻度尺 摆长l 周期t 游标卡尺 4 实验步骤 1 让细线的一端穿过摆球的小孔 在细线的穿出端打一个稍大一些的线结 制成一个单摆 2 将铁夹固定在铁架台上端 铁架台放在实验桌边 使铁夹伸出桌面之外 然后把单摆上端固定在铁夹上 使摆球自由下垂 在单摆平衡位置处做上标记 3 用刻度尺量出悬线长l 准确到mm 用游标卡尺测出摆球的直径d 准确到mm 然后计算出 即为摆长 4 把此单摆从平衡位置拉开一个角度 角度不大于5 再释放摆球 当摆球经过最低位置时 用秒表开始计时 测量单摆全振动30次 或50次 的时间 求出 即单摆的振动周期 5 改变摆长 重做几次实验 将所得数据填入表格 一次全振动的时间 6 注意事项 1 选择材料时应选择细而不易伸长的线 比如用单根尼龙丝 丝线等 长度一般不应短于1m 摆球应选用密度较大的金属球 直径应较小 最好不超过2cm 2 摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应 3 摆球摆动时 要使之保持在同一 不要形成圆锥摆 4 测量单摆的振动次数时 应从摆球通过时开始计时 以后摆球从同一方向通过时计数 要测多次 如30次或50次 全振动的时间 用取平均值的办法求周期 不大于5 竖直平面内 最低点 最低点 题型探究 解析 答案 例1 在用单摆测定重力加速度 的实验中 1 用摆长l和周期t计算重力加速度的公式是g 解析 答案 2 如果用10分度的游标卡尺测得的摆球直径如图1甲所示 则摆球的直径d cm 用最小刻度为1mm的刻度尺的零点对准摆线的悬点 测得的摆线长如图乙所示 则单摆的摆长为l cm 如果测量了40次全振动的时间如图丙所示 则此单摆的振动周期t s 图1 1 35 96 825 1 98 解析由图示游标卡尺可知 主尺的示数是13mm 游标尺的示数是5 0 1mm 0 5mm 则游标卡尺示数 即小球直径d 13mm 0 5mm 13 5mm 1 35cm 解析 答案 3 由实验数据得出重力加速度g 2 0 9879 解析 答案 例2在 用单摆测定重力加速度 的实验中 由于没有游标卡尺 无法测小球的直径d 实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l 测得多组周期t和l的数据 作出l t2图像 如图2所示 1 实验得到的l t2图像是 选填 a b 或 c 图2 c 解析 答案 2 小球的直径是 cm 3 实验测得当地重力加速度的大小是 m s2 3 14 结果取三位有效数字 1 2 9 86 解析 答案 例3用单摆做测定重力加速度的实验 某同学做实验时 操作上错误或不合理的有a 单摆的偏角大于10 b 摆球摆动到最高点开始计时c 防止摆球在水平面内做圆周运动或椭圆运动d 测出的摆线长就是摆长e 在平衡位置启动秒表 并开始计数 当摆球第30次经过平衡位置时制动秒表 若读数为t 则t 解析a 单摆应保证偏角小于5 做简谐运动 b 应在通过最低点时开始计时 误差较小 d 摆长应为摆线长加摆球半径 e 如此计数 则t 应在摆球经过平衡位置时开始计数 在摆球下一次以相同方向通过平衡位置时 计数为1 解析 答案 例4在用单摆测定重力加速度时 某同学用同一套实验装置 用同样的步骤进行实验 但所测得的重力加速度总是偏大 其原因可能是a 测定周期时 振动次数少数了一次b 测定周期时 振动次数多数了一次c 摆球的质量过大d 计算摆长时 只考虑悬线的长度 没有加上摆球的半径 解析由计算g的公式g 可知 如果振动次数多数了一次 即t偏小 使g偏大 选项a错 b对 摆球的质量过大 不影响单摆的周期与摆长 所以不影响测得的重力加速度 选项c错 当l偏小时 求得的g偏小 选项d错 误差分析 1 本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求 即 悬点是否固定 是单摆还是复摆 球 线是否符合要求 摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动 以及测量哪段长度作为摆长等等 2 本实验偶然误差主要来自时间 即单摆周期 的测量上 因此 要注意测准时间 周期 要从摆球通过平衡位置开始计时 不能多记或漏记振动次数 为了减小偶然误差 应进行多次测量取平均值 达标检测 1 某同学在 用单摆测定重力加速度 的实验中进行了如下的操作 1 用游标卡尺测量摆球的直径如图3甲所示 可读出摆球的直径为 cm 把摆球用细线悬挂在铁架台上 测量摆线长 通过计算得到摆长l 解析摆球的直径为d 20mm 7 mm 20 7mm 2 07cm 1 2 解析 答案 2 07 图3 2 用秒表测量单摆的周期 当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n 1 单摆每经过最低点记一次数 当数到n 60时秒表的示数如图乙所示 该单摆的周期是t s 结果保留三位有效数字 2 28 解析 答案 1 2 3 测量出多组周期t 摆长l的数值后 画出t2 l图线如图丙所示 此图线斜率的物理意义是 解析 答案 1 2 4 在 3 中 描点时若误将摆线长当作摆长 那么画出的直线将不通过原点 由图线斜率得到的重力加速度与原来相比 其大小a 偏大b 偏小c 不变d 都有可能 解析 答案 1 2 5 该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度 他采用的方法是 先测出一摆线较长的单摆的振周期t1 然后把摆线缩短适当的长度 l 再测出其振动周期t2用该同学测出的物理量表示重力加速度g 解析 答案 1 2 2 某同学利用单摆测定重力加速度 1 为了使实验误差尽量小 下列说法正确的是 a 组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球b 组装单摆须选用轻且不易伸长的细线c 实验时须使摆球在同一竖直面内摆动d 摆长一定的情况下 摆的振幅尽量大 解析应选用密度较大且直径较小的摆球 a错 在摆动中要尽力保证摆长不变 故应选用不易伸长的细线 b对 摆动中要避免单摆成为圆锥摆 摆球要在同一竖直面内摆动 c对 摆角要控制在5 以内 所以d错 答案 解析