第2章 课时5 实验：用单摆测量重力加速度-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册【南方凤凰台·5A新学案】人教版

第二章　机械振动 课时5　实验：用单摆测量重力加速度 第1页 第二章　机械振动 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 必备知识·记忆理解 秒表 最低点 B 乙 B 17.3 关键能力·分析应用 C 测摆长时漏掉了摆球半径 9.87 22.6 ①② 9.86 0.304 等于 平衡位置 67.4 1.35 C C 9.8 100 9.86 Thank you for watching 第1页 第二章　机械振动 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 核心 目标 1. 会依据单摆周期公式确定实验思路；能设计实验方案，正确安装实验装置并进行操作． 2. 能正确测摆长和周期，正确处理数据并测出当地的重力加速度；能多角度分析实验误差. 要点笔记 要点1　实验思路 当摆角很小(θ<5°)时，由T＝2πeq \r(\f(l,g))可得：g＝______，只要测出单摆的摆长和周期，就可以求出当地的重力加速度． 要点2　实验器材 铁架台及铁夹、金属小球(上面有一个通过球心的小孔)、________、细线(长1 m左右)、刻度尺(最小刻度为mm)、游标卡尺． eq \f(4π2l,T2) 要点3　实验步骤 1. 做单摆： (1) 在细线的一端打一个比孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上， 就制成一个单摆． (2) 将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂． 2. 测摆长和周期： (3) 用刻度尺直接测量小球球心与悬挂点之间的距离作为摆长的测量值，也可用游标卡尺测量小球的直径，算出它的半径，再测量悬挂点与小球上端之间的距离，以两者之和作为摆长的测量值． (4) 把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角小于5°，再释放小球．当摆球摆动稳定以后，在__________位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，然后求出一次全振动的时间，即单摆的振动周期． (5) 改变摆长，重做几次． 3. 数据分析 (6) 根据单摆的周期公式，计算出每次实验的重力加速度；求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即本地的重力加速度的值． (7) 将测得的重力加速度数值与当地重力加速度数值比较，如有误差，分析产生误差的原因． 基础内化 1. 如图所示为“用单摆测量重力加速度”的实验．下列关于实验的说法中正确的是( ) A. 尽量选择细一些、短一些的摆线 B. 尽量选择质量大、体积小的摆球 C. 测量单摆周期时，应选择在位移最大处开始计时 D. 用刻度尺测量摆线的长度，这就是该单摆的摆长 解析：本实验不计摆线质量，并要测量长度，所以要选择细的摆线，这样质量比较小，尽可能选长一些的，这样摆球的大小相对于摆线可以忽略，A错误；摆球尽量选择质量大些、体积小些的，这样摆线质量相对较小可以忽略，空气阻力相对较小，可以忽略，B正确；从摆球经过平衡位置开始计时，方便记录全振动的次数，C错误；悬点到摆球球心的距离为摆线的长度，D错误． 2. 某同学做“用单摆测量重力加速度”的实验： (1) 用铁架台固定单摆，其中悬挂点固定方式正确的是图______(填“甲”或“乙”)． INCLUDEPICTURE"G64.tif" 甲 乙 解析：用铁架台固定单摆，其中悬挂点固定方式正确的是图乙；甲图中在小球摆动过程中，摆长会不断变化，图甲错误． (2) 用游标卡尺测量摆球的直径，以下操作正确的是______(填“A”或“B”)． INCLUDEPICTURE"G66.tif" A B 解析：用游标卡尺测量摆球的直径，操作正确的是B；A中小球夹在缺口处，测量值偏小． (3) 游标卡尺的示数如图所示，则读数是_______mm. 解析：游标卡尺的读数是17 mm＋3×0.1 mm＝17.3 mm 分类悟法 考向1　实验原理和操作 1. 理论上，与重力相关的物理现象都可以用来测量g.根据T＝2πeq \r(\f(l,g))测量重力加速度的大小时，要满足以下要求： (1) 摆线：要选1 m左右，很长不易测量，很短摆动快，不易计数． (2) 摆球：要选体积小、密度大的，不要选体积大、密度小的，这样可以减小空气阻力的影响． (3) 摆角：要小于5°(具体实验时可以小于15°)，如果摆角很大，单摆的振动不再是简谐运动，公式T＝2πeq \r(\f(l,g)) 就不再成立．另外，单摆要在竖直平面内摆动，不要使之成为圆锥摆. 2. 操作上，要正确、准确测量摆长和周期． (1) 要悬挂好摆球后再测，不要先测摆线长再系小球，因为悬挂摆球后细绳会发生形变．测量时，读数读到毫米即可．计算摆长时不要把摆线长当作摆长． 可以用毫米刻度尺测量出单摆悬挂点到摆球中心的距离l 作为单摆的摆