第二章 5 实验：用单摆测量重力加速度-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

第二章 SHIYAN:YONGDANBAICELIANGZHONGLIJIASUDU 5 实验：用单摆测量重力加速度 明确原理 提炼方法 / 精析典题 提升能力 / 课时对点练 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物理量 的意义. 2.学会利用单摆的周期公式测量重力加速度. 3.能正确熟练地使用游标卡尺和停表. 学习目标 内容索引 明确原理提炼方法 Part 1 精析典题　提升能力 Part 2 课时 对点练 Part 3 明确原理　提炼方法 Part　1 由T＝________，得g＝____，则测出单摆的摆长l和周期T，即可求出当地的重力加速度. 一、实验思路 铁架台及铁夹，金属小球(有孔)、停表、细线(1 m左右)、刻度尺、游标卡尺. 二、实验器材 1.让细线穿过小球上的小孔，在细线的穿出端打一个比孔径稍大一些的线结，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，把单摆上端固定在铁夹上，使摆线自由下垂.在单摆平衡位置处做上标记. 3.用刻度尺量出悬线长l′(准确到mm)，用游标卡尺测出摆球的直径d， 则摆长为l＝l′＋ . 三、物理量的测量 4.把单摆拉开一个角度，角度小于5°，释放摆球.摆球经过最低位置(平衡位置)时，用停表开始计时，测出单摆完成30次(或50次)全振动的时间，求出一次全振动的时间，即为单摆的振动周期. 5.改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格. 1.公式法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g＝ 中求出g的值，最后求出g的平均值. 设计如表所示实验表格 四、数据分析 实验次数 摆长l/m 周期T/s 重力加速度g/(m·s－2) 重力加速度g的 平均值/(m·s－2) 1       g＝ 2       3       1.选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1 m；摆球应选用密度较大、直径较小的金属球. 2.摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小. 3.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. 4.计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置(平衡位置)时开始计时，要测n次全振动的时间t. 五、注意事项 返回 精析典题　提升能力 Part　2 一、实验原理与操作 　实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验. (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的铁球 D.直径约2 cm的塑料球 E.米尺 F.时钟 G.停表 实验时需要从上述器材中选择：________.(填写器材前面的字母) 例1 ACEG 实验时需要从题述器材中选择：A.长约1 m的细线； C.直径约2 cm的铁球； E.米尺； G.停表. (2)在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下： ①将单摆上端固定在铁架台上. ②测得摆线长度，作为单摆的摆长. ③在偏角较小的位置将小球由静止释放. ④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆的振动周 期T＝ . ⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小. 其中有一处操作不妥当，是___.(填写操作步骤前面的序号) ② 步骤②中存在不妥当之处，应该测得摆线长度加上摆球的半径作为单摆的摆长. (3)发现(2)中操作步骤的不妥之处后，他们做了如下改进：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度l1、l2和对应的周期T1、T2，通过计算也能得到重力加速度的大小.请你写出该测量值的表达式g＝ ________. (4)实验后同学们进行了反思，他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角较小.请你简要说明其中的原因：___________________________________________. 答案　见解析 (2022·抚顺十中月考)实验小组的同学们用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验. (1)选择好器材，将符合实验要求的单摆挂在铁架台上，应采用图____(选填“乙”或“丙”)所示的固定方式. 针对训练1 丙 选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，摆线的悬点要固定，则应采用题图丙所示的固定方式. (2)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是_____(选填选项前的字母). A.测出摆线长作为单摆的摆长 B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动 C.在摆球经过平衡位置时开始计时 D.用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 BC 测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长，选项A错误； 把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放(小于5°)，使之做简谐运动，选项B正确； 在摆球