第二章 第4节 用单摆测量重力加速度-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案课件PPT（粤教版2019）

机械振动 第二章　 第四节　 用单摆测量重力加速度 1．进一步理解单摆做简谐运动的条件和单摆周期公式中各量的意义.2.学会利用单摆的周期公式测量重力加速度. 课前自主学习 秒表 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 课堂任务 　测量过程•获取数据 活动1：单摆摆长是长些好还是短些好？为什么？ 提示：适当长些，测量摆长和周期时可减小误差． 活动2：如图1所示，细线上端的两种不同的悬挂方式，哪种较好？为什么？ 提示：乙较好．这样摆球在摆动过程中，细线上端固定，摆长不变． 提示 活动3：请写出该实验的操作步骤． 提示 活动4：测量周期时，如图2所示，选哪个位置作为计时的起始和终止位置更好？为什么？ 提示：选图乙小球经过平衡位置时作为计时的起始和终止位置更好，因为小球经过平衡位置时速率大，所用时间短，这样测量时间的误差较小，测出的周期更准确． 提示 活动5：本实验中有哪些注意事项？ 提示：(1)选择摆线时要选用细、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、直径较小(最好不超过2 cm)的金属球； (2)悬点要固定，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； (3)小球摆动时控制摆线偏离竖直方向的摆角小于5°； (4)摆球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆； (5)摆长L为悬点到球心的距离； (6)测单摆周期时，应从摆球通过平衡位置开始计时，并且采用倒数到0开始计时计数的方法，即4、3、2、1、0、1、2……，在数“0”的同时按下表开始计时计数． 提示 活动1：分析数据有哪些方法？ 课堂任务 　分析数据•得出结论　 提示 提示 活动2：图像法分析有什么优点？ 提示 活动3：实验中有哪些误差？分别来源于哪里？怎么减小这些实验误差？ 提示：(1)本实验的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；振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的振动以及测量哪段长度作为摆长等． (2)本实验的偶然误差主要来自时间(即单摆周期)和摆长的测量．根据g的表达式知，单摆周期的测量精确度要求更高，要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数．本实验中在长度(摆线长、摆球的直径)的测量时，读数读到毫米即可(即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米)；在时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在秒的十分位即可．为了减小偶数误差，需进行多次测量后取平均值． 提示 例　利用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验． 课堂任务 　典例探究•提升能力 (1)实验室有如下器材可供选用： A．长约1 m的细线 B．长约1 m的橡皮绳 C．直径约2 cm的均匀铁球 D．直径约5 cm的均匀木球 E．秒表 F．时钟 G．10分度的游标卡尺 H．最小刻度为毫米的米尺 选择游标卡尺和米尺后，还需要从上述器材中选择________(填写器材前的字母)． (2)用10分度的游标卡尺测量小球的直径d，如图乙所示，读出小球直径的值为________ mm. ACE 17.6 (3)将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，将其上端固定，下端自由下垂．用米尺测量摆线长度为l，小球在竖直平面内小角度平稳摆动后，测得小球完成n次全振动的总时间为t，请写出重力加速度的表达式g＝ ________________.(用l、d、n、t表示) (4)正确操作后，根据多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值，比较后发现：此值比北京的重力加速度值略小，则实验所在处的地理位置与北京的主要不同点可能是_____________________________________ ________________(写出一条即可)． 实验所在处比北京纬度低或海拔高(其他答 案合理也可) 规范解答 [变式训练]　某实验小组在利用摆长约为1 m的单摆测量当地重力加速度的实验中，改变摆长，利用测出的多组周期T、摆长L数据，作出T2­L图像，可以更准确地求出重力加速度g.已知三位同学作出的T2­L图线如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值．则相对于图线b，出现图线a的原因可能是摆长L的测量值________(填“偏大”或“偏小”)，出现图线c的原因可能是周期T的测量值________(填“偏大”或“偏小”)． 偏小 偏小 解析 课后课时作业 1．(多选)在做“用单摆测量重力加速度”的实验中，以下几点建议中对提高测量结果精确度有利的是(　　) A．适当加长摆线 B．质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的 C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，