2.5 实验：用单摆测重力加速度 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

2.5 实验：用单摆测量重力加速度 人教版普通高中物理 选择性必修第一册 思考：要测量重力加速度,你能想到哪些方法? 用单摆测量重力加速度的原理是什么? 测量重力加速度需要测量哪些物理量？ 应该如何设计实验装置、选择实验器材？ 怎样才能减小实验误差？ 阅读课本，并思考： 摆长L 1.用单摆测定当地的重力加速度； 一、【实验目的】 二、【实验原理】 当单摆摆角θ<5°时，可看作简谐运动，根据周期公式__________ 得__________若测出__________和周期T,即可求出重力加速度g. 2.掌握停表的使用和读数； 3.研究单摆的周期. 三、【实验器材】 长约1米的细线、小铁球、铁架台（带铁夹）、秒表、游标卡尺、米尺 VS 有弹力 无弹力 VS 选一选 VS 钢球 塑料球 四、【实验步骤】和【注意事项】 秒表读数 1．结构： (1)启动和停止按钮A (2)复位按钮B。 2．操作： (1)按压按钮A一次，开始计时；按压两次 ，终止计时。 (2)开始读数。 (3)按压按钮B，秒表复位，分、秒指针均指“0”刻度 3．读数： (1)先读分针示数，单位min（整数min）。 (2)再读秒针示数，分针未过半格读黑色示数，分针已过半格读红色示数,不需估读。 (3)计时时间=分针示数+秒针示数. 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 B A 如图中读数为2分7.6s=127.6s (3)分刻度盘和分针：量程15min，精确度0.5min (4)秒刻度盘和秒针 ：量程1(0.5)min，精确0.1s 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 1分51.3秒=111.3s 2分0秒=120.0s 0分24.5秒=24.5s 读一读 五、【数据处理】 1.平均值法：每改变一次摆长，将相应的L和T代入公式 中 求出g值，最后求出g的平均值。 2.图像法：由 得 作出T2－L图像，即以T2为纵轴，以L为横轴。其斜率 ，由图像的斜率即可求出重力加速度g。 1．器材选择：细线应选择不易伸长，长度约1米左右的轻细线，小球应选密度较大、半径较小的金属球(秒摆T≈2s)。 2．组装：摆线上端应夹紧，以免造成悬点不固定，摆长变化的情况。 3．测量：测量摆长时应注意是悬点到球心的距离，不是摆线长。 4．要使单摆在竖直平面内摆动，不能形成水平面内摆动的圆锥摆。 5．要注意控制摆球的最大摆角不超过5。 6．计算单摆的振动次数时，应从小球通过最低位置时开始计时（速度快，计时误差小），同方向再次通过最低位置时，计数为1 、 2 …… 7．改变悬线长度多次测量，最后求出g的平均值或作T2-L图像求斜率。 六、【注意事项】 七、【误差分析】 1.系统误差： 主要来自于单摆模型是否符合要求，如悬点是否固定，摆球和摆长是否符合要求，最大摆角是否不超过5°，是否在同一竖直平面内摆动等。 2．偶然误差： （1）时间测量误差：测量时间时要求从摆球通过平衡位置开始计时，在记次数时不能漏记或多记。同时应多次测量，再对多次测量结果求平均值。秒表读数读到秒的十分位即可。 （2）测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差。 在用单摆测量重力加速度时，若摆球用形状不规则的重物代替，不能直接测得摆长。我们采用如下方法解决这个问题： 由两式可求得当地的重力加速度 (1)先量得从悬点到摆球顶部处的摆线长为L1，测得周期为T1； (2)改变摆长后，量得从悬点到摆球顶部处的摆线长为L2，测得周期为T2； 则 1.某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是( ) ①摆球质量太大了； ②量摆长时从悬点量到球的最下端； ③摆角太大了（摆角仍小于10°