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

§5 实验：用单摆测重力加速度 高二物理（人教版2019） 选择性必修 第一册 第二章 机械振动 思考与讨论： 新课引入 1.除了本节指定的用单摆测量重力加速度，你还能想出根据哪些原理来测量当地的重力加速度? 理论上，包含重力加速度的物理规律，都可以作为测量原理。如自由落体运动，平抛运动等。 由此可得： 一、实验原理与思路 忽略空气阻力，单摆在偏角很小(如小于5°)时的摆动，可以看成是简谐运动， 1.原理： 其周期为： 新课讲授 2.思路： 制作安装好单摆，测量摆长，使其作简谐运动，测量周期。 思考与讨论： 1.怎样测量摆长、周期？ 2.选择实验器材注意什么？安装单摆注意什么？让单摆摆动注意什么？ 3.怎样才能减小实验误差？ 新课讲授 新课讲授 PK PK PK 形变明显 形变微小 二、实验装置 思考与讨论： （1）单摆的摆长是摆线的长度吗？ （2）你能想出几种办法测量单摆的摆长？ 新课讲授 （3）在什么状态下测量单摆的摆长？ 三、物理量的测量 1.摆长的测量 三、物理量的测量 1.摆长的测量 ①用刻度尺直接侧量小球球心与悬挂点之间的距离作为摆长l。 ②用游标卡尺测量小球的直径d，用刻度尺测量悬挂点与小球上端之间的距离l′，则摆长l＝l′＋d/2。 ③用刻度尺先测量悬挂点与小球上端之间的距离l1，再测量悬挂点与小球下端之间的距离l2，则可得摆长l＝( l1＋l2)/2 在摆球自然下垂的情况下测量 思考与讨论： （1）在用停表测周期时，可以测单摆一次全振动的时间作为它的周期测量值，也可以测单摆多次全振动的时间，然后计算求出它的周期数值，你认为哪种办法较好？为什么？ （2）你认为停表计时起点，是从单摆的最低点开始好呢？还是从最大位置开始好呢？为什么？ 新课讲授 2.周期的测量 三、物理量的测量 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 2分7.6秒 秒 表 读 数 1分51.4秒 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 四、数据分析 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。 新课讲授 实验次数 摆长l(m) 周期T(s) 加速度g(m/s2) g的平均值 1 2 3 新课讲授 四、数据分析 2.图像法： 由周期公式： 得 斜率： 五、误差及注意事项 1．误差分析 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，球、线是否符合要求，最大摆角是否不超过5°，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内,测量哪段长度作为摆长等。 偶然误差:(1)主要来自时间(即单摆周期)的测量。因此，要注意测准时间(周期)。要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。机械式停表只能精确到0.1s，读数时不需估读. （2）测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差。 五、误差及注意事项 2．注意事项 （1）选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1 m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm。 （2）单摆悬线的上端不可随意卷在铁架台的杆上，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。 （3）注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的夹角不超过5°。可通过估算振幅的办法掌握。 （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。 （5）计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标记。 课堂小结 1.原理： 2.摆长： 3.周期： 4.重力加速度 ①平均值法 ②图像法 课堂练习 AB 2.用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。 （1）组装单摆时，应在下列器材中选用___________（选填选项前的字母）。 A．长度为1m左右的细线 B．长度为10cm左右的橡皮绳 C．直径为1.5cm左右的塑料球 D．直径为1.5cm左右的铁球 （2）用游标卡尺测量摆球的直径，测量结果如图乙所示，则该摆球的直径为___________cm。 （3）下面测定单摆振动周期的方法正确的是___________。 A．把摆球从平衡位置拉开到某一位置，然后由静止释放摆球，在释放摆