高中物理人教版(2019)选择性必修第一册-第二章机械振动第5节实验：用单摆测量重力加速度课件

第节5用单摆测量重力加速度高中物理选择性必修第一册第二章1.会依据单摆周期公式确定实验思路。2.能设计实验方案，会正确安装实验装置并进行实验操作。3.能正确使用刻度尺测量单摆的摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期。4.能正确处理数据，测出当地的重力加速度。5.能从多个角度进行实验误差分析。学习目标二、实验原理利用单摆测当地的重力加速度．

一、实验目的三、实验器材带孔小钢球一个，细线一条(约1m长)、铁架台、铁夹、毫米刻度尺、秒表、游标卡尺线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，

应如何选择摆线和摆球？为什么？需要考虑的问题：提示：1.选择细的，长度不易伸缩的线；2.选择乙这种方式。单摆的悬点固定以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象右图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。

应该选用哪种方式？为什么？需要测量的量：提示：实际的单摆摆球不可能是质点，所以摆长应是从悬点到摆球球心的长度，即l＝l0＋，l0为摆线长，D为摆球直径．1.摆长的测量用停表测量单摆的周期．方法①：测量单摆做一次________的时间作为它的________的测量值．方法②：测量单摆做多次________(例如几十次)的时间，然后通过计算求出它的________的测量值．哪种方法更好？2.周期的测量全振动周期全振动周期提示：方法②更好。由哪个位置计时更好？提示：由图示标记位置计时更好。最主要的原因是最低点速度最大，走相同的距离所用时间时间最短，我们计时时的误差最小。第二，在最低点是中间往左往右的分界点都是这点!1.在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆．四、实验步骤

五、数据处理

1．选择细、轻又不易伸长的线，选用密度较大的金属球，直径应尽量小．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，以免摆长改变的现象发生．3．注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°.4．摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆．5．为减小误差，测量单摆的周期时，应以摆球通过最低位置时开始计时．6．用图像处理数据时，要以摆长(l)为横坐标、周期(T)的平方为纵坐标．六、注意事项：七、误差来源分析

例：用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示．(1)组装单摆时，应在下列器材中选用________(选填选项前的字母)．A．长度为1m左右的细线B．长度为30cm左右的细线C．直径为1.8cm的塑料球D．直径为1.8cm的铁球AD(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝________(用L、n、t表示)．(3)在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值________．(选填“偏大”“偏小”或“不变”)偏小(4)测量单摆的振动周期，测量时间应从摆球经过

(选填“平衡位置”或“最高点”)时开始计时；某次测定了50次全振动的时间如图中停表所示，那么停表读数是________s；该单摆的周期是T＝________s(结果保留三位有效数字)．平衡位置99.82.00本课小结1、选择材料时应选择较细又不易伸长的线，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2cm。2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应用铁夹夹紧，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。3、注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°。4、摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。当堂检测1.某实验小组用单摆测量当地重力加速度，实验装置如图甲所示（处理数据时π取3.14）。（1）下列说法正确的是

。A.摆球应选择体积小的、质量大的B.细线伸缩性要尽量小，长度大约1mC.计时的起点和终点应选择摆球摆至最低点时D.摆球的最大摆角大约为45°最好E.细线上端应选择如图乙所示的悬挂方式ABC9.84（2）用细线将摆球悬挂好后，该实验小组又用刻度尺测得细线悬挂点到摆球上端的距离为1.09m，用卡尺测得摆球的直径为2.00cm，用停表测得摆球完成30次全振动的时间为63.0s，根据测量的数据计算得出当地重力加速度g=

m/s2（结果保留三位有效数字）。（3）为使实验结果精确，该实验小组通过改变摆长又做了多次实验，用l表示摆长，T表示振动周期，根据实验数据作出的T2-l图像为一条过原点的直线，图线的斜率k=4.00s2/m，由图像可得当地重力加速度g=

m/s2

（结果保留三位有效数字）甲乙9.86【解析】（1）A、B对：该实验中，要选择细些的、伸缩性小些的摆线，长度要适当长一些；选择体积比较小、质量较大的小球。C对：计时的起点和终点应选择摆球摆至最低点时，误差小。D错：拉开摆球，使摆球的最大摆角不大于5°。E错：根据实验的基本要求，摆球在摆动的过程中，悬线的长度不能变化，图乙摆长变化，不能选择图乙的悬挂方式。2.

［多选］用多组实验数据作出T2

−l图像，也可以求出重力加速度g，已知三位同学作出的T2−l图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是（）