2.4 科学测量：用单摆测量重力加速度（学案）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

XINKECHENG XUEAN第2章 机械振动 二、新题目精选一品立意深处所蕴含的核心价值 L g 1.如图所示，房顶上固定一房顶 A.2 B.2r入 根长2.5m的细线，沿竖 墙体 C.2元 p.I. pxe.g D.2p 直墙壁垂到窗沿下，细线窗上沿 ;3.如图甲所示，一单摆悬挂在拉力传感器上。 下端系了一个小球（可视 让单摆在竖直面内做小角度摆动，拉力传感 为质点)。打开窗子，让小球在垂直于窗子 器显示绳子拉力F的大小随时间t的变化图 的竖直平面内小幅摆动，窗上沿到房顶的 像如图乙所示，已知当地的重力加速度为g, 则根据图乙中的数据可知 ) 高度为1.6m,不计空气阻力，g取 10m/s2,则小球从最左端运动到最右端的 最短时间为 ( A.0.2πs B.0.4πs C.0.6πs D.0.8πs 2.如图所示，将密度为ρ（小于水 A.此单摆的周期T=号 的密度P水)的小球用长为L的 细线拴住并固定在装满水的 B此摆球的质量为m=F 容器底部，忽略阻力，将小球 C.此单摆的摆长L= 4π 拉至与竖直方向成一小角度后释放，小球做 简谐运动，重力加速度取g,小球做简谐运动 D.在1=时刻摆球的回复力最小 的周期可能为 ( 课下请完成“四翼”检测评价（七） 第4节 科学测量：用单摆测量重力加速度 [打学通实隐1 感悟多彩的实验方案 一思维要“活” 一、本版教材实验理清楚 ,可得g=4πl 因此，测出单摆摆长和振 ○实验目的 2。 : 动周期，便可计算出当地的重力加速度。 1.用单摆测量重力加速度。 用秒表测量30~50次全振动的时间，计算 2.会使用秒表测量时间。 平均做一次全振动的时间，得到的便是振动 3.能分析实验误差的来源，并能采用适当方法减小测 量误差。 ! 周期。 ○实验步骤 ○实验器材 :1.取长约1m的细线，细线 长约1m的细线、开有小孔的金属小球、带 的一端连接小球，另一端 有铁夹的铁架台、刻度尺、秒表、游标卡尺。 用铁夹固定在铁架台上， ○实验原理与设计 让摆球自由下垂，如图 单摆做简谐运动时，由周期公式T=： 所示。 实验装置示意图 用了47 高中同步导学物理选择性必修第一册XINKECHENG XUEAN 2.用刻度尺测摆线长度1线，用游标卡尺测小球：2.偶然误差：主要来自时间（即单摆周期）的测 的直径d。测量多次，取平均值，计算摆长=： 量上。因此，要注意测准时间（周期）。要从 *号 摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时 计数的方法，即4,3,2,1,0,1,2，…在数“零” 3.将小球从平衡位置拉至一个偏角小于5°的位 的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计 置并由静止释放，使其在竖直面内振动。待 振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次 振动稳定后，从小球经过平衡位置时开始用 测量后取平均值。 秒表计时，测量V次全振动的时间t,则周期 ○注意事项 T=卡。如此重复多次，取平均值。 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 4.改变摆长，重复实验多次。 属球，直径应较小，最好不超过2cm。 O数据处理 :2.单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上， 1.平均值法：每改变一次摆长，将相应的1和T 代人公式=中求班g值，最后求出发的 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。 平均值。 3.注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过 实验 摆长 周期 重力加速度 重力加速度g的 5°。可通过估算振幅的办法掌握。 次数 l/m T/s g/(m·s2) 平均值/(m·s2) 4.摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面 1 内，不要形成圆锥摆。 2 g=S十g,十g 5.计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低 3 位置时开始计时，为便于计时，可在摆球平衡 位置的正下方作一标记。以后摆球每次从同 2像法：南T=x层得T- T2/s2 ·方向通过最低位置时进行计数，且在数 “零”的同时按下秒表，开始计时、计数。 4元1，作出T-1图像，即以下为 0 l/m 二、他版教材实验多融通 纵轴，以1为横轴。其斜率k=4π ,由图像的 人教版教材实验方案 斜率即可求出重力加速度g。 。误差分析 1.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，摆球是否可看作 质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还 是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度 作为摆长等。只要注意了上面这些问题，就 [差异解读] 可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达1.实验原理和实验方案与鲁科版相同。 到忽略不计的程度。 2.用停表测量时间，不同于鲁科版用秒表测量。 48） XINKECHENG XUEAN第2章机械振动 [三步]学通实治∠ 把握常见的命题视角一规律要“通” 命题视