2.5 实验：用单摆测量重力加速度 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦“用单摆测量重力加速度”实验，从重力加速度的科学意义切入，通过“思考与讨论”对比自由落体与单摆两种测量方法，搭建从生活探究到科学实验的学习支架，衔接机械振动章节知识。 其亮点在于以问题链驱动科学探究，如实验装置悬挂方式选择、摆长与周期测量方法设计，数据处理融合平均值法与T²-L图像法，培养科学思维中的模型建构与科学推理。误差分析引导学生辨析系统与偶然误差，落实科学态度与责任，助力学生提升实验能力，为教师提供结构化探究教学资源。

第二章 机械振动 第五节 实验：用单摆测量重力加速度 授课人：万物之理 重力加速度的意义 重力加速度的测量，从最初验证“苹果为何落地”的朴素探究，已发展成为一门精密的现代科学。它像一把万能钥匙，既能解锁地球深部的奥秘，又能为资源开发、工程建设、国家安全和灾害防御提供关键数据。每一次测量精度的提升，都可能带来新的科学发现与技术革新 思考与讨论 问题：测量重力加速度有哪些方法呢？ 方法一：利用打点计时器测量自由落体运动的重力加速度。 方法二：利用单摆测量重力加速度。 单摆测量重力加速的原理 问题1：根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？ 问题2：根据单摆理想模型的特点和测量需求，应该选择哪些仪器，以及对器材哪些要求？ 测量：摆长𝒍和周期𝑻 单摆周期 由此得出： 实验装置 问题2：根据单摆理想模型的特点和测量需求，应该选择哪些仪器，以及对器材哪些要求？ 摆球：带孔的体积小、质量大 细线：要细、要轻、没有伸缩性 细线如何悬挂在铁架台上？ 问题3：图 2.5-2展示出了细线上端的两种不同的悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？你还有更好的设计吗？ 甲 乙 图2.5-2 细线上端的两种悬挂方式 实验装置 问题4：如何测量摆长？ 摆长是摆线长度和小球半径之和。 方法一：用刻度尺测出悬点与球心之间的距离。如图2.5-3所示。 方法二：先用游标卡尺测出小球的直径，在测出悬点与小球上端的距离，两者之和便是摆长的测量值。 图2.5-3 测摆长 物理量的测量 问题5：如何测量周期？ 物理量的测量 用停表测量单摆的周期 实验时，可以测量单摆做一次全振动的时间作为它的周期的测量值；也可以测量单摆做多次全振动（例如几十次）的时间，然后通过计算求出它的周期的测量值。哪种方法比较好？为什么？ 如何使用停表？ 如何使用停表 实验过程 注意事项 摆线要用1m左右细线，悬点要固定。 摆长是指从悬点到球心的距离。 摆动时摆角小于5度。 让单摆在竖直平面内摆动。 数据处理 试验次数 摆长L（m） 周期T（s） 加速度g（m∕s^2） g（m∕s^2）平均值 1 0.5 1.45 9.38 9.74 2 0.8 1.80 9.74 3 0.9 1.90 9.83 4 1 2.00 9.86 5 1.2 2.20 9.78 6 1.5 2.45 9.86 方法一：平均值法 数据处理 方法二：图像法 试验次数 摆长L（m） 周期T（s） 周期T^2（s^2） 1 0.5 1.45 2.1025 2 0.8 1.80 3.24 3 0.9 1.90 3.61 4 1 2.00 4 5 1.2 2.20 4.84 6 1.5 2.45 6.0025 由图像可计算斜率K，由 便测出g（重力加速度） L 周期平方与摆长关系 周期平方与摆长关系 0.5 0.8 0.9 1 1.2 1.5 2.1025 3.24 3.61 4 4.84 6.0025 实验误差分析 来源：摆球在摆动过程中受到空气阻力、运动过程中摆线的长度变化。 减少方法;选择体积小、质量大的摆球，选用无弹性细绳。 系统误差 来源：摆长与周期的测量误差；作图描点的不准确。 减少方法：多次测量求平均值；让尽可能多的点落在直线上，其余的点均匀分布在直线两侧，误差较大的点舍去。 偶然误差 课堂总结 实验原理： 测量数据：单摆摆长、周期 数据处理：列表计算法、图像法 误差分析：系统误差、偶然误差 练习与应用 1. 在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述哪些是正确的，哪些是错误的？ A. 摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些 B. 摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C. 为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大 D. 用刻度尺测量摆线的长度L，这就是单摆的摆长 E. 释放摆球，从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做 50 次全振动所用的时间 t则单摆周期 T ＝ $