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

该高中物理课件聚焦“用单摆测重力加速度”实验，围绕单摆简谐运动原理及测量方法展开。通过“探究1”引导学生思考测量量、装置设计和误差减小，衔接简谐运动规律，为实验操作与数据处理搭建学习支架。 其亮点在于以科学思维和科学探究为导向，通过公式推导培养科学推理，结合详细实验步骤（如测摆长需悬线长加半径）和图像法处理数据落实科学探究。例题分析误差来源（如摆长测量偏小影响结果），强化物理观念应用。学生能提升实验能力，教师可高效实施教学。

第二章 机械振动 第五节 实验-用单摆测重力加速度 高中物理 选必1 2026年5月20日7时37分 教师： 物理 新 课 标 五月 26 2026年5月 学习目标： 单摆的基本原理、运动规律 用单摆测量重力加速度的方法、步骤 设计制作简单的单摆实验装置 分析、解释实验结果，得出重力加速度的近似值 2026年5月 第五节 实验-用单摆测重力加速度 用单摆测重力加速度 2026年5月 一、实验思路： 当摆角较小（θ<5°）时，单摆做简谐运动； 只要测出摆长l和振动周期T，就可以求出重力加速度g； 探究1： 1、要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？ 2、应该如何设计实验装置、选择实验器材？ 3、怎样才能减小实验误差？ 2026年5月 二、实验仪器及实验装置： 长约1m的细线（质量不计，不可伸长） 带孔的小铁球（体积小，质量大） 带有铁夹的铁架台 毫米刻度尺 秒表 游标卡尺 2026年5月 三、实验操作： 1、制作单摆： 约1米长细线一端穿过小钢球并打结； 另一端用夹子固定在铁架台上； 使铁夹伸到桌面外让摆球自然下垂； 2、测摆长： ①在摆球自然下垂的情况下，用刻度尺测量悬线长L； ②用游标卡尺测摆球直径d； L d 2026年5月 3、测周期： 将摆球拉离平衡位置很小的角度（<5°）释放，让摆 球摆动；当摆球通过平衡位置时开始计时，用秒表记 录摆球完成n（30～50）次全振动所用的时间t；则单 摆的周期T=t/n； 秒表读数： 小圈内表示分，每小格表示0.5分钟； 大圈内表示秒，最小刻度为0.1秒； 当分针在前0.5分内时，秒针在0～30秒内读数； 当分针在后0.5分内时，秒针在30～60秒内读数； 2分7.6秒 1分51.4秒 2026年5月 四、数据记录、分析： 2026年5月 例1：利用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。实验室有如下器材可供选用： A、长约1m的细线 B、长约1m的橡皮绳 C、直径约2cm的均匀铁球 D、直径约5cm的均匀木球 E、停表 F、时钟 G、10分度的游标卡尺 H、最小刻度为毫米的米尺 需要从上述器材中选择______ ； 游标卡尺测出小球直径_______ mm； ACEGH 17.6 2026年5月 例2：某实验小组在利用摆长约为1m的单摆测量当地重力加速度的实验中，改变摆长，利用测出的多组周期T、摆长L的数据，作出T2­-L图象，可以更准确地求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2­-L图线如图中的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，出现图线a的原因可能是摆长L的测量值________(填“偏大”或“偏小”)，出现图线c的原因可能是周期T的测量值________(填“偏大”或“偏小”)； 解： 偏小 偏小 2026年5月 五、注意事项 ①单摆： 摆线：不易伸长的长1m左右细线； 小球：密度大、体积小的金属球（d<2cm）； 摆角：<5°； ②固定悬点：摆线上端夹紧在铁夹中，以免摆长改变； ③摆动方法：摆球在同一竖直面内摆动，方法是将摆球由静止释放； ④测摆长：摆长等于摆线长加上小球半径； ⑤测周期（周期T=t/n） ⅰ小球经过平衡位置时开始计时、计数； ⅱ测n次全振动的时间t；在摆球过平衡位置时开始计时、计数0，每过一次平 衡位置计数加1；； 2026年5月 六、误差分析 1、系统误差 悬点是否固定；摆球和摆长是否符合要求；最大摆角是否不超过5°；是否在同一竖直平面内摆动等； 2、偶然误差 1）时间测量，测量时间时要求从摆球通过平衡位置开始计时，在记次数时不能漏记或多记。同时应多次测量，测量结果求平均值； 2）测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差； 2026年5月 第五节 实验-用单摆测重力加速度 课时练习 2026年5月 练1：某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是（ ） A、摆球质量太大了 B、量摆长时从悬点量到球的最下端 C、摆角太大了（摆角仍小于10°） D、计算摆长时忘记把小球半径加进去 E、计算周期时，将(n－1)次全振动误记为n次全振动 BE 2026年5月 练2：某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素； 1）他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开 有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮 夹紧，如图所示。这样做的目的是 ； A、保证摆动过程中摆长不变 B、可使周期测量得更加准确 C、需要改变摆长时便于调节 D、保证摆球在同一竖直平面内摆动 2）为了提高实验精度，在试验中可改变几次摆长L，测出相应的周期Ｔ，从而得出一组对应的L与T2的数值，再以L为横坐标T2为纵坐标，将所得数据连成直线如上图所示，则测得的g= ； AC 9.86m/s2 2026年5月 练3：在“用单摆测定重力加速度”的实验中： 1）用二十分度的游标卡尺测量摆球直径的 结果如图所示。则小球的直径为 mm； 2）为了减小测量周期的误差，摆球应在经过最 （选填“高”或“低”）点的位置时开始计时，并用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间求出周期； 3）若用L表示摆长，单摆完成30次全振动所用时间为t，那么重力加速度 的表达式为g= ； 17.15 低 2026年5月 七、实验指导： 2-5-0用单摆测定重力加速度 2026年5月 2026年5月 备用：Excel实验数据处理： 2026年5月 Lavf58.29.100 Sheet1 单摆测量重力加速度(公式法据） 实验次数 1 2 3 4 5 6 l/m 0.5695 0.6295 0.7095 0.7395 0.7795 0.8495 T/s 1.52 1.6 1.7 1.73 1.78 1.86 g/m·s-2 9.72 9.70 9.68 9.74 9.70 9.68 g平均 9.71 实验次数 l T T2 Sheet1 单摆测量重力加速度(图象法） 次数 l T T2 1 0.5695 1.52 2.31 2 0.6295 1.6 2.56 3 0.7095 1.7 2.89 4 0.7395 1.73 2.99 5 0.7795 1.78 3.17 6 0.8495 1.86 3.46 单摆L-T²图象 y = 0.1748x 2.3104 2.5600000000000005 2.8899999999999997 2.9929000000000001 3.1684000000000001 3.4596000000000005 周期T² 摆长L $用单摆测定重力加速度。本次实验我们将通过以下三个环节来进行。一、通过测量摆线长度和小球直径计算出单摆摆长。2、记录并计算出不同摆长单摆运动的周期，并通过公式G等于4派平方乘以L比T平方求出实验室的重力加速度。三分析数据得出结论，在实验中我们需要用到以下实验器材，单摆实验器、毫米刻度尺、游标卡尺。秒表。首先我们用毫米刻度尺测出摆线的长度L瞥测得摆线长度为50.00厘米，用游标卡尺测出小球的直径D。测得小球直径为2.004厘米，所以小球的半径为1.002厘米。计算出摆长L等于摆线长度50.00厘米，加小球半径1.002厘米等于51.002厘米。拿取计时器。把单摆从。平衡位置拉开一个很小的角度。然后放开小球。让小球摆动。待小球在最低点时按秒表计时，用秒表测量单摆完成30次全振动所用的时间。反复测量三次，取其平均用时。由此我们得出。小球完成30次全震动的平均用时为43.05秒。在该实验中，当摆长为51.002厘米时用秒表测量，单摆完成30次全震动的平均用时为43.05秒。根据公式T等于T比N计算出小球完成一次全振动所用的时间是1.4三五秒。我们再根据单摆周期公式变形得到重力加速度G等于四派平方乘以LBT平方。通过公式将数据代入得到重力加速度G等于9.769米每平方秒，并记录至表格，改变摆线的长度，从而改变摆长，重复以上步骤。记录并计算出不同摆长300的重力加速度，并求出其平均值。由实验可知，由单摆周期公式T等于2派乘以根号下L比G可得G等于四派平方L比T平方。如果测出单摆的摆长L周期T就可以求出当地的重力加速度。除了计算平均值外，还可以分别以L和T平方为纵坐标和横坐标，作出函数L等于G比4平方乘以T平方的图像。它应该是一条直线，根据这条直线的斜率程度求出G比4派平方，进而求出重力加速度G。