1.5 用单摆测定重力加速度 课件-2022-2023学年高二下学期物理教科版选修3-4

思考：用什么方法可测出一个地方的重力加速度？ 第一章 机械振动 1.5 用单摆测定重力加速度 温馨提示：请做好课前准备 教材、草稿本 一、实验目的 用单摆测定当地的重力加速度 二、实验原理 讨论交流 ①怎样才能正确测出摆长？ ②怎样才能较准确地测定单摆的周期？ 三、实验器材 四、实验过程 取约1 m左右长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂。 1．做单摆 2．测摆长 摆长l =摆线长l线+摆球的半径r l线 O 直尺 游标卡尺 0 10 20 0 1 2 3 游标卡尺的原理以及读数方法 精度 分度 =1/ 50分度 20分度 10分度 0.02mm 0.05mm 0.1mm 分度：总刻度数 7 3．测周期 累积法测单摆周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，振动稳定后，小球某次__________________时开始计时，测量3050次全振动的时间，算出平均每一次全振动的时间，即为单摆的振动周期 经过平衡位置 最高点还是平衡位置（最低点）作为计时起点呢？为什么？ 周期的计算——两种计数方式 ②摆球某次过平衡位置时按下秒表开始计时，且记作1，以后摆球每过平衡位置计一次数，最后秒表计时为t，计数为n，则周期T=________ ①摆球过平衡位置时启动秒表，并且记作0，以后每完成一次全振动计数一次，最后秒表计时为t，计数为n ，则周T=________ 秒表读数不估读 长针：一圈30s，最小刻度0.1s 短针：长针转一圈，短针走半格0.5min 秒表的读数 秒表=短针读数+长针读数 4．改变摆长重测周期 改变单摆的摆长变短或变长，重复实验多次，测出相应的摆长L和周期T 五、数据处理 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 1．平均值法 由作出 2．图像法 注意：图像法处理数据可以解决摆长无法直接测量的问题 l/m / 启发：实验时，如果误将摆线长当作了摆长，或者说计算摆长时误把摆线和直径相加，由数学知识可知此时图像斜率时不变的，只是将图像向左、向右平移 13 　情景：在“用单摆测定重力加速度”的实验中，由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离计为l，测得多组周期T和l的数据，作出l－T2图像，如图所示 (1)实验得到的l－T2图像是_____(选填“a”“b”或“c”)； (2)小球的直径是______cm； (3)实验测得当地重力加速度的大小是______m/s2(π＝3.14，结果取三位有效数字)． 2．图像法 启发：实验时，如果误将摆线长当作了摆长，或者说计算摆长时误把摆线和直径相加，由数学知识可知此时图像斜率时不变的，只是将图像向左、向右平移 14 如果摆球的重心不在球心或者没有合适的工具去测量r时，可以不用去测量摆长，通过图像法仍然可以计算处重力加速度 注意：图像法处理数据可以解决摆长无法直接测量的问题 产生原因 减小方法 偶然误差 测量时间(单摆周期)及摆长时产生误差 ①多次测量再求平均值； ②从单摆经过平衡位置时开始计时 系统误差 主要来源于单摆模型本身 ①摆球要选体积小，密度大的；②最大摆角要小于5° 六、误差分析 某同学用单摆测量重力加速度，以下操作测得的重力加速度值偏大、偏小还是不变? A．开始计时时，停表晚按下 B．在未悬挂好摆球之前先测好摆长 C．摆线上端未牢固系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加 D．摆球不是在竖直平面内做简谐振动，而是做圆锥摆运动 E．误将39次全振动记作40次全振动 F．误将摆线长作为摆长来计算 作业： 1、预习：导学案机械波第1节(P56~P59) 2、完成：活页第5节课时1(P41~P43) $