用单摆测当地的重力加速度

高青二中 2009 级 物理教案纸 1 时间编号班级 课题 用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度 学案学案课型实验 知识与 技能 1 学会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 过程与 方法 能正确使用秒表和游标卡尺学习用累积法减小相对误差的方法 教 学 目 标 情感 态度与 价值观 小组合作 体验物理规律的妙用 教学重点 1 学会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 教学难点能正确使用秒表和游标卡尺学习用累积法减小相对误差的方法 教学方法演示实验 课件演示 误差分析 板书设计 用单摆测定重 力加速度 实验原理 实验器材 实验过程 数据处理 实验结论 例题分析 教学后记单摆周期公式的应用 误差分析 秒表和卡尺的读书 教学环节 教师活动学生活动 新课教学新课教学 一 实验目的一 实验目的 1 学会用单摆测定当地的重力加速度 2 能正确使用秒表 3 巩固和加深对单摆周期公式的理解 4 学习用累积法减小相对误差的方法 二 实验原理二 实验原理 设置思考题 1 用单摆测量重力加速度是根据什么物 理原理 重力加速度的计算式是怎样的 2 该实验需要测量哪些量 各用什么测 量工具 读数各有几位数字 计算出来的 重力加速度是几位有效数字 三位 课件展示实验目的 通过讨论思考题掌握本实验 的原理 单摆做简谐运动时 其周期单摆做简谐运动时 其周期 为为 故有 故有 g l T 2 高青二中 2009 级 物理教案纸 2 3 单摆应选用什么样的球 什么样的线 线长度应当在什么范围内 小于 100cm 4 怎样保证小球的摆动是简谐运动 小 球摆成圆锥摆 对周期有什么影响 5 测量摆长用什么测量工具 有必要用 卡尺或千分尺吗 6 怎样测量单摆周期 从何处开始计时 到何处停止计时 测 30 50 个周期有什么 好处 7 秒表怎样读数 短针怎样读数 长针 怎样读数 要不要估读 秒表奇数位与偶 数位的刻度不连续是怎么回事 8 刻度尺长度只有 30cm 怎样测重力加 速度 三 三 实验器材实验器材 带孔小钢球一个 约带孔小钢球一个 约 1m 长的线绳一条 长的线绳一条 铁架台 米尺 秒表 游标卡尺铁架台 米尺 秒表 游标卡尺 四 游标卡尺和秒表的读数四 游标卡尺和秒表的读数 甲 01 0 2 0 0123 因此测出单因此测出单 2 2 4 T l g 摆的摆长和振动周期摆的摆长和振动周期 T 就 就 可以求出当地的重力加速度可以求出当地的重力加速度 的数值 的数值 教师强调读书要点然后让学 生做读书训练 051 0 01 高青二中 2009 级 物理教案纸 3 五 实验步骤及安装调试五 实验步骤及安装调试 1 安装 让线的一端穿过小球的小孔 然后 打一个比小孔大一些的线结 做成单摆 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 让摆球自由下垂摆球自由下垂 在单摆平平 衡位置衡位置处做上标记 如图 3 12 所示 实 验时 p 上汶个位詈为基础 2 实验步骤 用米尺测出悬线长度 L 准确到毫 米 用游标 卡尺测出摆球的直径 d 将摆球从平衡位置拉开一个很小角 度 不超过 50 然后放开摆球 使摆球在竖直平面 内摆动 用秒表测出单摆完成 30 次或 50 次 全振动的时 间芒 注意记振动次数时 以摆线通过标 记为准 计算出平均完成一次全振动所用的 时间 这个 时间就是单摆的振动周期 改变摆长 重做几次实验 每次都 要记录摆线长度 L 振动次数以和振动总 时间 t 3 实验记录 根据单摆的周期公式 计算出每次实 先播放视频规范实验步骤然 后再做实验 高青二中 2009 级 物理教案纸 4 验的重力加速度 求出几次实验得到的重 力加速度的平均值 即是本地区的重力加 速度的平均值 将测得的重力加速度数值与当地重力加 速度数值加以比较 分析产生误差的可能 原因 注意事项 注意事项 选择材料时应选择细轻又不易伸长的线 选择材料时应选择细轻又不易伸长的线 长度一般在长度一般在 1m1m 左右 小球应选用密度较左右 小球应选用密度较 大的金属球 直径应较小 最好不超过大的金属球 直径应较小 最好不超过 2cm2cm 单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆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 以免摆动时发生摆上 应夹紧在铁夹中 以免摆动时发生摆 线下滑 摆长改变的现象 线下滑 摆长改变的现象 注意摆动时摆角不能过大 注意摆动时摆角不能过大 摆球摆动时 要使之保持在同一个竖直摆球摆动时 要使之保持在同一个竖直 平面内 不要形成圆锥摆 平面内 不要形成圆锥摆 测量就从球通过平衡位置时开始计时 测量就从球通过平衡位置时开始计时 因为在此位置摆球速度最大 易于分辨小因为在此位置摆球速度最大 易于分辨小 球过此位置的时刻 球过此位置的时刻 六 数据处理六 数据处理 方法一 公式法 根据公式可以计算出重力 2 2 4 T L g 加速度的数值 但在实际实验中上式应改 写成 L 为摆线长度 2 22 2 4 t d Ln g gl g2 g3 取平均值 g 方法二 图象法 作 T2 L 图象 由可以知道 2 2 4 T L g T2 L 图象应是一条过原点的直线 其斜 率 k 的物理意义是 所以作出 T2 L g 2 4 关于数据的处理可以让几个 组用公式法 另外几个组用 图像法 高青二中 2009 级 物理教案纸 5 图象后求斜率 k 然后可求 L T k 2 出重力加速度 k g 2 4 七 实验误差来源与分析实验误差来源与分析 本实验系统误差主要来源于单摆模型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 振单摆还是复摆 球 线是否符合要求 振 动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以 及测量哪段长度作为摆长等等 只要注意及测量哪段长度作为摆长等等 只要注意 了上面这些方面 就可以使系统误差减小了上面这些方面 就可以使系统误差减小 到远远小于偶然误差的程度 到远远小于偶然误差的程度 本实验偶然误差主要来自时间本实验偶然误差主要来自时间 即单摆即单摆 周期周期 的测量上 因此 要注意测准时间的测量上 因此 要注意测准时间 周期周期 要从摆球通过平衡位置开始记时 要从摆球通过平衡位置开始记时 并采用倒记时计数的方法 不能多记或漏并采用倒记时计数的方法 不能多记或漏 记振动次数 为了减小偶然误差 应进行记振动次数 为了减小偶然误差 应进行 多次测量后取平均值 多次测