第2章 第4节 科学测量：用单摆测量重力加速度（课件PPT）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 第4节　科学测量：用单摆测量重力加速度 第2章　机械振动 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 栏目索引 必备知识 自主学习 关键能力 互动探究 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 必备知识 自主学习 1．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。 2．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 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 3．实验原理与设计 (1)单摆做简谐运动时，由周期公式T＝2π，可得g＝。因此，测出单摆摆长和振动周期，便可计算出当地的重力加速度。 (2)用秒表测量30～50次全振动的时间，然后计算平均做一次全振动的时间，得到的便是振动周期。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 4．实验步骤 (1)取长约1 m的细线，细线的一端连接小球，另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自由下垂，如图所示。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 (2)用刻度尺测摆线长度l线，用游标卡尺测小球的直径d。测量多次，取平均值，计算摆长l＝l线＋。 (3)保持细线张紧的状态，将小球从平衡位置拉至一个偏角小于5°的位置并由静止释放，使其在竖直面内振动。待振动稳定后，从小球经过平衡位置时开始用秒表计时，测量N次全振动的时间t，则周期T＝。如此重复多次，取平均值。 (4)改变摆长，重复实验多次。 (5)将每次实验得到的l、T代入g＝计算重力加速度，取平均值，即为测得的当地重力加速度。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 5．数据处理 (1)平均值法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g＝中求出g值，最后求出g的平均值，设计如表所示实验表格。 实验次数 摆长l/m 周期T/s 加速度g/(m·s－2) g的平均值/(m·s－2) 1 g＝ 2 3 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 (2)图像法：由T＝2π得T2＝l，作出T2l图像，即以T2为纵轴，以l为横轴，其斜率k＝。由图像的斜率即可求出重力加速度g。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 6．误差分析 (1)实验原理不完美造成系统误差： 主要来源于单摆模型本身是否符合要求，如悬点是否固定，球、线是否符合要求，摆动是否在同一竖直平面内等。 (2)测量、操作不够准确造成偶然误差： 主要来源于时间和长度的测量上，因此要从摆球通过平衡位置开始计时和停止计时，不能漏记或多记全振动次数。 (3)减小偶然误差的两种方法： ①多次测量求平均值法。 ②图像法。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 7．注意事项 (1)选择摆线材料时应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙丝、丝线等，长度一般不应短于1 m；小球应选用密度较大的金属球，直径最好不超过2 cm。 (2)单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时摆线下滑使摆长改变。 (3)注意摆动时，控制摆线偏离竖直方向不超过5°。 (4)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。 (5)计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低点时开始计时，以后摆球每从同一方向通过最低点时计一次数；要多测几次全振动的时间，用取平均值的办法求周期。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 √ × × 1．尽量选择质量大、体积小的摆球。(　　) 2．测量单摆周期时，应选择在摆球到达位移最大处时开始计时。(　　) 3．当摆球经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期。(　　) 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 关键能力 互动探究 探究点一　实验原理与实验步骤　(科学探究之结论) ►对点例练 由单摆周期公式T＝2π知，可以通过单摆实验测量记录相关物理量，然后得到当地的重力加速度。如图所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。 返回导航 高中物理　选择性必修 　第一册　（L） 第2章　机械振动 (2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________。 A．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能选长一些 B．摆球尽