2.5 实验：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（人教版2019）

物理选择性必修第一册XINKECHENG XUEAN 2.如图所示，将密度为ρ（小于水题 ----------- 像如图乙所示，已知当地的重力加速度为g, 的密度P水)的小球用长为L的 则根据图乙中的数据可知 细线拴住并固定在装满水的 容器底部，忽略阻力，将小球 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 的周期可能为 A.此单摆的周期T= to A.2g B.2r g B.此摆球的质是为m= p .L C.2x D.2元 P水-2.g 0 C.此单摆的摆长L= 4π2 3.如图甲所示，一单摆悬挂在拉力传感器上。 D.在1一时刻摆球的回复力最小 让单摆在竖直面内做小角度摆动，拉力传感 器显示绳子拉力F的大小随时间t的变化图 课下请完成“四翼”检测评价（九） 第5节 实验：用单摆测量重力加速度 感悟多彩的实验方案一思维要“活” 一、本版教材实验理清楚 铁架台上，让摆球自由下垂，在平衡位置处做 ○实验目的 上标记。 1.用单摆测量重力加速度。 2.测摆长：用毫米刻度尺测出摆线长度1线，用游 2.会使用停表测量时间。 标卡尺测量出摆球的直径d,则单摆的摆长 3.能分析实验误差的来源，并能采用适当方法 减小误差。 +号。 O实验原理 3.测周期：将摆球从平衡位置拉至一个小于5° 单摆在摆角很小（小于5）时的摆动，可以 角的位置，然后由静止释放摆球，当单摆振动 看成做简谐运动。其周期为T=2√ ，由此可 稳定后，过最低位置时开始用停表计时，测量 。据此，只要测出摆长1和周期T,即 得g=4π N次（一般取30~50次）全振动的时间t,则 可计算出当地的重力加速度值。 周期T=长 O实验器材 4.变摆长：将单摆的摆长变短（或变长），重复实 摆球1个（穿有中心孔）、停表、物理支架、米 验三次，测出相应的摆长1和周期T。 尺或钢卷尺、游标卡尺、细线等。 O实验步骤 O数据处理 1.做单摆：将线的下端穿过摆球的小孔，并打一1.平均值法：每改变一次摆长，将相应的（和T 比孔大的结，然后把线的上端用铁夹固定于：代入公式中求出g值，最后求出g的平均值。 |54 XINKECHENG XUEAN第二章机械振动 设计如下所示实验表格 O注意事项 1.选择材料时应选择细、轻又不易伸缩的线，长 实验 摆长 周期 重力加速度 重力加速度g的 度一般在1m左右，摆球应选用密度较大的金 次数 l/m T/s g/(m·s2)平均值/(m·s2〉 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， g=5十g:十g 应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、 3 摆长改变的现象。 3.注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度不 超过5°，可通过估算振幅的办法掌握。 12/s2 2.图像法：由T=2π√g 得T 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。 元，作出T-1图像，即以T 1/m g 二、他版教材实验多融通 为纵轴，以1为横轴，其斜率=4 ,由图像 g (一)鲁科版教材实验方案 的斜率即可求出重力加速度g。 [差异解读] ○误差分析 1.实验原理与实验方案与人教 版实验方案相同。 1.系统误差：主要来源于单摆模型本身是否符合要 2.对应平衡位置在桌子上设置 求，即：悬点固定是否牢固，摆球是否可看成质点， 球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖 了标记，测量更准确。 实验装置示意图 直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。只 3.用秒表测量时间，不同于人教版用停表测量。 要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到：（二）粤教版教材实验方案 0 远小于偶然误差而达到忽略不计的程度。 [差异解读] 铁帮 2.偶然误差：主要来自时间（即单摆周期）的测量上，：1.实验原理与实验方案与人 因此，要注意测准时间（周期）。要从摆球通过平衡 教版实验方案相同。 摆线 位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即4,3，：2.对应平衡位置，在桌子上 标记 2,1,0,1,2,…在数“零”的同时按下停表开始计时， 设置了记号，并手拿铅笔 摆球 不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差，应 用单摆测量重力加速度 作了标记。 进行多次测量后取平均值。 :3.用秒表测量时间，不同于人教版用停表测量。 【三询￥通验2 把握常见的命题视角一规律要“通” 命题视角（一） 实验原理与操作 (2)实验过程中小博同学分别用了图(a)、 [典例1] 在“用单摆测量 (b)所示的两种不同方式悬挂小球，你认为 重力加速度”的实验中： [选填“(a)”或“(b)”门悬挂方式较好。 (1)小博同学制作了如图 所示的甲、乙、丙三个单摆，你 铁球 铁球 木球 认为他应选用 图所 甲 内 图(a) 示的单摆来做实验。 图