2.5.1实验：用单摆测量重力加速度 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

题目 2.5 实验：用单摆测量重力加速度 课型 实验课 主备人 学习目标 1． 学会用单摆测定当地的重力加速度。2．能正确使用秒表。 3．巩固和加深对单摆周期公式的理解。4．学习用累积法减小相对误差的方法。 基础知识 一、实验原理 1．单摆的周期公式： 2．使用条件：（1）偏角小于5° （2）小球为质点（大小与绳长相比可以忽略不计） 3．测量原理： 其中,l为摆长，T为单摆的周期 二、实验装置 三、物理量的测量 1．测出单摆的________和________________就可求出当地的重力加速度g。 2．实验时用________测出____________次全振动的时间，求出平均值，即得周期。 3．在测量重力加速度的实验中，某同学用一根细线和一均匀小球制成单摆，他已经测得此单摆20个周期的时间t，从悬挂点到小球顶端的线长为l，还需要测量的物理量为________．将g用测得量表示，可得g＝________。 1．下列器材在用单摆测重力加速度的实验中用到的有（ ） A．天平 B．米尺 C．游标卡尺 D．铁架台 2．在用单摆测重力加速度的实验中，为减小误差（ ） A．应选质量小的球做摆球 B．先使摆球摆动几次，从摆球经过平衡位置时开始计时 C．用停表测出30～50次全振动的时间，计算出平均周期 D．在测量摆线长度时，对安装好的单摆，要用力拉紧摆线后再测量 四、实验步骤 1．用__________测出悬线长度L（准确到毫米），用___________测出摆球的直径D。 2．将摆球从平衡位置拉开一个很小角度（不超过_______），然后放开摆球，使摆球在___________内摆动。 3．用秒表测出单摆完成30次或50次全振动的时间（注意记振动次数时，以摆线通过标记为准）。 4．计算出平均完成一次全振动所用的时间，这个时间就是单摆的__________。 5．改变摆长，重做几次实验，每次都要记录摆线长度L，振动次数以和振动总时间t。 6．根据单摆的周期公式，计算出每次实验的重力加速度，求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即是本地区的重力加速度的平均值。 7．将测得的重力加速度数值与当地重力加速度数值加以比较，分析产生误差的可能原因。 五、注意事项 1．选择细线时应选择细、轻而且不易伸长，长度约_____左右的细线，小球应选密度_____、半径_____的金属球。 2．单摆摆线的上端应夹紧，不能卷在铁夹的杆上，以免造成悬点不固定，摆长变化的现象。 3．测量摆长时应注意是悬点到_____的距离，等于____________________。注意摆线长与摆长的区别。 4．要使单摆在__________内摆动，不要形成__________。 5．要注意控制摆球的最大摆角不超过_____。 6．计算单摆的振动次数时，应从小球通过最低位置时开始计时，同方向再次通过最低位置时，计数为1、2……。 7．改变悬线长度多次测量，最后求出g的平均值。 六、误差分析 1．系统误差：________________________________________________________。 2．偶然误差：________________________________________________________。 课堂拓展 1．用单摆测量重力加速度的实验装置如图甲所示。 (1)组装单摆时，应在下列器材中选用____________(选填选项前的字母)。 A．长度为1 m左右的细线 B．长度为30 cm左右的细线 C．直径为1.8 cm的塑料球 D．直径为1.8 cm的铁球 (2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)l及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝____________(用l、n、t表示)。 (3)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。 请计算出第3组实验中的T＝____________ s，g＝____________ m/s2。 组次 1 2 3 摆长l/cm 80.00 90.00 100.00 50次全振动时间t/s 90.0 95.5 100.5 振动周期T/s 1.80 1.91 重力加速度g/(m·s－2) 9.74 9.73 (4) 用多组实验数据作出T2­l图像，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2­l图线的示意图如图乙中的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，下列分析正确的是____________(选填选项前的字母)。 A．出