第2章 第4节 科学测量：用单摆测量重力加速度-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套PPT课件（鲁科版）

第4节　科学测量：用单摆测量重力加速度 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 实验必备 自主探究 实验过程 探究学习 实验研析 创新学习 课堂检测 素养达标 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 一、实验目的 1．用单摆测量重力加速度。 2．会使用秒表测量时间。 3．能分析实验误差的来源，并能采用适当方法减小测量误差。 二、实验器材 长约1 m的细线、开有小孔的金属小球、带有铁夹的铁架台、刻度尺、秒表、游标卡尺。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 二、数据分析 将测量的数据记入你设计的表格中，并分析数据，形成结论。 三、实验结论 写出实验结论。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 四、误差分析 1．本实验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振动以及测量哪段长度作为摆长等。只要注意了上面这些方面，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差，达到忽略不计的程度。 2．本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量误差。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，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差，进行多次测量后取平均值。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 3．本实验中长度(摆线长、摆球的直径)的测量，读数读到毫米位即可(即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米位)，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，秒表读数不需要估读。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 五、注意事项 1．摆线应选择细、轻且不易伸长的线(长度为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．单摆悬线的上端应当固定牢固，不可随意卷在铁架台的横杆上，以免摆动时摆长改变；摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。 3．测量时应以摆球通过最低位置时开始计时、计数，并且开始计时时数“零”，以后摆球每从同一方向通过最低位置时计数一次。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 18.6 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 [解析]　(1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小d＝18 mm＋0.1×6 mm＝18.6 mm。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 abe 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 [解析] (2)根据用单摆测量重力加速度的实验要求可判断选项a、b、e正确。 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 　实验数据处理与分析 　 在“用单摆测定重力加速度”的实验中，两位同学测出了单摆在不同摆长(l)对应的周期(T)，在进行实验数据处理时： (1)甲同学以摆长(l)为横坐标、周期(T)的平方为纵坐标作出了T2­l图像， 若他测得的图像的斜率为k，则测得的重力加速度g＝__________。 若测摆长时，忘记测摆球的半径，则他用图像法求得的重力加速度__________(选填“偏小”“偏大”或“准确”)。 准确 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 偏小 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 (3)若他们测量5种不同摆长下单摆的振动周期，记录结果如下表所示： l/m 0.5 0.8 0.9 1.0 1.2 T/s 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20 T2/s2 2.02 3.20 3.61 4.00 4.84 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 请你以摆长(l)为横坐标、周期(T)的平方为纵坐标，在虚线框中作出T2­l图像，并利用此图像求出重力加速度为__________ m/s2。 [答案]　 (3)图见解析　9.86 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修 第一册 r/m 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 T/s 2.11 2.14 2.20 2.30 2.43 2.64 返回导航 下页 上页 /物理/ 选择性必修