2.5.1 实验：用单摆测量重力加速度（实验原理与操作）课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版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思考并回答问题。思考1：.写出“用单摆测量重力加速度”的实验原理公式。

思考2：.该实验的误差来源有哪些？如何减小实验误差？[答案]

该实验的误差来源有悬点不固定，球、线不符合要求，摆球不是做严格的简谐运动，摆长、时间测量不准确等。减小实验误差的措施主要是控制好这些影响因素，让摆球做严格的简谐运动，准确测量摆长、时间等。正确的打“√”，错误的打“×”。（1）

单摆的摆长就是摆线的长度。(

)×（2）

实验中，摆球应选质量大些、体积小些的。(

)√（3）

为了使摆的周期大些，应使摆球的摆角大些。(

)×（4）

应从摆球经过平衡位置时开始计时。(

)√（5）

摆球50次经过平衡位置，则经历了25个周期。(

)×第1课时

实验原理与操作任务1

实验原理情境引入

问题引领1.如果你用单摆测量重力加速度，需要测量哪些物理量？[答案]

测量单摆的运动周期和摆长。2.实验思路是怎样的？[答案]

确定实验原理，选择合适的仪器，进行实验，根据所得到的数据进行计算，对结果进行论证，并得出结论。知识生成1.实验思路

惠更斯在推导出单摆的周期公式后，用一个单摆测出了巴黎的重力加速度。我们也可以采用同样的办法，测量所在地区的重力加速度的数值。我们借鉴惠更斯的方法，在摆角很小时，单摆做①___________，测量出②_______、③_______，通过单摆的周期公式，计算出重力加速度的数值。简谐运动摆长周期

应用探究[活动1]问题讨论：物理课外小组研究“用单摆测重力加速度”实验，他们依照教材实验直接测量的物理量有哪些？其公式是怎样的？

[活动]实验器材的选择例1

用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。在做“用单摆测当地重力加速度”的实验时，为使实验尽可能精确，在以下器材中应选用的摆球是____，摆线是_____，计时器是____（填写器材序号）。

A

[解析]

为使实验尽可能精确，摆球应选用密度大、体积小的，从而减小空气阻力对实验的影响，C项正确；摆线应选择适当长一些、细一些且伸缩性差的，A项正确；为了使测量时间更精确，计时器应选秒表，G项正确。

分析问题.除了题中所说的器材，还需要什么器材？[答案]

铁架台、刻度尺、游标卡尺。任务2

进行实验情境引入

如图所示，图1、图2是两种不同的悬挂方式，实验器材中不同的细线有粗细、长短的差异，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积也有差异。

阅读课本中“进行实验”部分，请同学们讨论后回答问题。问题引领1.应如何选择摆线和摆球？为什么？[答案]

我们应该选择比较细、长度适中的细线和质量大、体积小、密度大的球，这样实验过程中可以减小阻力的影响。2.图1、图2两幅图，哪个的悬挂方式更好，为什么？[答案]

图2更好，使用夹子固定悬挂点，这样，实验时摆长就不会变化，若按图1悬挂，单摆运动过程中摆长有变化。3.操作中需要注意哪些问题？[答案]

实验要围绕如何获取更准确的数据来展开，比如测量摆长时需要考虑小球的球心位置。知识生成1.实验步骤（1）

让⑧_______穿过小球上的小孔，在细线的穿出端打一个稍大一些的线结，制成一个单摆。细线（2）

将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，把单摆上端固定在铁夹上，使摆球⑨___________。在单摆平衡位置处做上标记。自由下垂

（4）

把单摆拉开一个角度，角度⑪_______，释放摆球。摆球经过最低位置时，用秒表开始计时，测出单摆全振动30次（或50次）的时间，求出一次全振动的时间，即单摆的振动⑫_______。很小周期（5）改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格。实验次数1232.注意事项

密度直径（2）摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小。（3）

摆球摆动时，要使之保持在同一⑮___________内，不要形成圆锥摆。竖直平面

应用探究[活动]实验操作

分析问题.测量时间应从何处计时？[答案]

从平衡位置开始计时。

AC

（3）

将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是_@42@_____（选填选项前的字母）。A.测出摆线长作为单摆的摆长B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动C.在摆球经过平衡位置时开始计时D.用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期BC[解析]

测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长，A项错误；把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之在竖直平面内做简谐运动，B项正确；在摆球经过平衡位置时开始计时，C项正确；用秒