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

福玉超中 高中物理鲁科版选择性必修一 第二章：机械振动 实验：用单摆测 重力加速度 陈悦 情景导入 花州超中写 笛 造 的如 我要当太空大2 月球求生 他州超中 邻 >你是月球基地的工程师，你 随任务组登陆月球南极。 红色紧急报 >重力模拟器坏了，需要手动 输入月球表面重力加速度值校 准设备。 测重力加速度 花州超中 邻 >基地外就是真空环境，你可 通讯延迟20分钟 我们只能靠自己， 以出舱作业。 >但月球表面崎岖，没有超过2 米的落差，自由落体法不可行。 包AI生高 月球求生 他州超中 可用器材 >一根从舱体拆下的轻质碳纤 维杆（长度1.0米)、一个金 只剩这些了， 属配重球、一个秒表。 只能赌一把！ 现在你会如何测量重力加速度？ 且包AI生成 福玉超中 高中物理鲁科版选择性必修一 第二章：机械振动 实验：用单摆测 重力加速度 陈悦 用单摆测重力加速度 数多超中 G 11 思考2.细线上端应该选用哪种悬挂方式？ 1 12 实验思路 用单摆测重力加速度 0 8=4 T=2π 3 甲 铁架台 问题1：实验原理是什么？ 〔带夹子) 金属小球 12 细线（长1m左右）○ 问题2：把实际的摆看成理想单摆的条件是什么？ 乙 6 问题3：需要测量哪些物理量？ (1) 忽略摩擦力等各种阻力； 8 (2)小球可看成质点； 问题4：怎样测量这些物理量？ 9 (3) 摆线细而长，不可伸长 1 (4)悬点固定 用单摆测重力加速度 州多盖中 邻 思考1.实际摆长就是绳长吗？ 实验思路号 ①测摆长9=l,+r i 8=4 T2 方法一：用刻度尺直接测量小球球心与悬挂铁架台 (带铁夹) 点之间的距离作为摆长的测量值 金属小球 细线（长1m左右）○ 点 4刻度尺 6 方法二：用游标卡尺测量小球的直径，算出 它的半径，再测量悬挂点与小球上端之间的 距离，以两者之和作为摆长的测量值。 用单摆测重力加速度 福数名超土 9 思考2.如何减小周期的测量误差？ 实验思路号 ②测周期秒表测周期 8=4π2 秒表不估读 铁架台（带铁夹) 金属小球 细线（长1m左右）○ 分盘 刻度尽 78 22 秒表 31 1分51.4秒 -51 秒盘 41 33 Swlwwtltutinstesn5100044uumlmlundkuaalenalaualanlsdsu 3 45 14 用单摆测重力加速度 清州多超中 1 思考3.从哪个位置开始计时比较准确？ 实验思路 3 ②测周期：秒表测周期 多次测量T=‘ n 单摆振动稳定后，从 摆实验器 摆球经过平衡位置时 开始计时 用单摆测重力加速度 州玉盖中 实验器材 8=4π2 T2 实验步骤 ①细线穿过小球小孔制成单摆； 铁架台（带铁夹) ②把单摆上端固定在铁夹上， 金属小球 1.组装器材 摆线自由下垂标记平衡位置 细线（长1m左右） 1=件2 d 刻度尺 ③测摆长 2.测量 秒表 8 ④测周期 游标卡尺（选用) 3.改变摆长， 拉开小角度释放摆球， 重复测量 经过最低位置即平衡位置时开始计时， 测出单摆完成30次（或50次) 用单摆测重力加速度 名如中 闭 数据处理 实验次数 摆长l/m 周期T/s 重力加速度g/(m·s2) 重力加速度g的平均值/(m·s2) 1 2 g= 1+g2十g3 3 3 用单摆测重力加速度 多如中7 笛 3 思考1.数据处理除了公式，还有什么方法可以得到g? 数据处唱 方法一：公式注2根据8=4π2 先计算每次实验的g再求平均值 方法二：图像根据多组数据描点画出图像，由斜率求出g 6 72 6 4π2 T21s2 9 10 4π2 图像的斜率表 k= g 示什乡？ l/m 用单摆测重力加速度 盖中 实验步骤 实程 用单摆测重力加速度 州玉盖中 注意事项 g=42 T2 1.固定悬挂点。 2.摆动的摆角不超过5°，从平衡位置开始计时。 3.要使单摆在竖直平面内摆动，不要形成圆锥摆。 1 4.摆球通过平衡位置开始计时，正确使用秒表，不能多记或漏记 5.为了减小偶然误差，应进行多次测量取平均值。 6.摆线应选择细且不易伸长的线，摆球应选择体积小、密度大的小球， 7.摆长要悬挂好摆球后再测 用单摆测重力加速度 多如中7 邻 8=4π2 城市 重力加速度值 误差分析 T2 广州 9.788 1 1、系统误差来源主要源自于单摆模型本 武汉 9.794 身是否符合要求。 上海 9.794 2 悬点是否固定； 北京 9.801 3 球、线是否符合要求； 福州 9.791 4振动是圆锥摆还是在同一竖直面内振动等。 5 2、偶然误差 6时间：在记次数时漏记或多记摆长：读数容易产生误差。 用单摆测重力加速度 州玉盖中 思考1.如果把摆线长当成摆长，会影响实验结果吗？ 误差分析 8=4z2 若测摆长时，忽略了小球的半径 公式法的测量值司 偏小 图像法g的测量值⑧不变 ◆T21s2 5 L l/m 6 实际应用：测重力加速度 数1超中 笛 1 2 phyphoxa软件 结果9摆长共振自相关原始数据 周期 0.00秒 频率十c∞赫兹 摆长 厘米 3 m/s* 2 4 一、用单摆测重力加速度 州多中 邻 城市 重力加速度值 广州 9.788 误差分析 武汉 9.794 g=4π 上海 9.794 北京 9.801 福州 9.791 1 问题1：实验测量值与当地的重力加速度值有差别，原因是什么？ 2 时间：在记次数时漏记或多记；摆长：读数容易产生误差。 3 问题2：怎样减少实验测量值与当地重力加速度值的差别？ (1)固定悬挂点。 5 (2)摆动的摆角不超过5°，从平衡位置开始计时。 6 (3)要使单摆在竖直平面内摆动，不要形成圆锥摆。 一、用单摆测重力加速度 州玉盖中 8 思考2如果把摆线长当成摆长，会影响图像法实验结果吗？ 误差分析 g=4π2 T2 若悬点未固定振动中出现松动，使摆线长度增加，公式法g的测量值偏小 3 若实验过程中形成了圆锥摆， 公式法的测量位 偏大 6 若测摆长时，忽略了小球的半径 公式法的测量值偏小 9 图像法g的测量值 13 不变 T2/s2 10 (1)固定悬挂点。 (2)摆动的摆角不超过5°，从平衡位置开始计时。 (3)要使单摆在竖直平面内摆动，不要形成圆锥摆。 l/m