2.4 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教科版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕“用单摆测量重力加速度”实验，以单摆周期公式为核心，通过“摆钟异地走时不准”的生活情景导入，引导学生思考周期与重力加速度的关系，搭建从生活现象到物理原理的学习支架。 其亮点在于以科学探究为主线，通过器材选择思考（如选细绳和小钢球）、误差分析（悬点固定等系统误差）、图像法（T²-L图像）数据处理，培养科学思维与科学探究能力。课堂小结整合实验要点，练习拓展结合游标卡尺读数等实例，帮助学生深化物理观念，教师可直接用于实验教学，提升课堂效率。

开始 菜单 2.4 实验：用单摆测量重力加速度 时间：2026.6.2 环节一：情景导入 有一个四川人到瑞士旅游，看中了一款精美的摆钟，在当地测试走时非常准确，于是买带回四川。可到家后发现，这个摆钟计时竟然不准了。商家检测后说摆钟质量没有问题，摆长也没有变。 单摆 环节二：用单摆测量重力加速度 一、实验目的：利用单摆测量本地的重力加速度 二、实验原理 摆角 ≤ 5° 简谐运动 周期公式 周期T——秒表 摆长L 摆线长——刻度尺 小球半径——游标卡尺 单摆 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 秒针 分针 半刻度线 环节二：用单摆测量重力加速度 机械秒表采用的齿轮传动， 秒针不可能停留在两小格之间。 读数规则：秒表不孤独（不估读） 127.6秒 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 秒表的读数 此时37代表的7 t<2分30秒 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 111.4秒 t>1分30秒 此时51就代表51 环节二：用单摆测量重力加速度 环节二：用单摆测量重力加速度 读数规则： 主尺读数 + 游标尺读数 看主尺整毫米数 看游标尺对齐格数 （不计0刻度线） 0 1 2 3 4 0 10 20mm 6×0.1mm + 测量值=主尺整毫米数+游标尺对齐格数 n× 精确度 cm 游标卡尺不孤独（估读） 建议最好用mm作为单位读数，注意所填空的单位 是否仍为mm 看游标尺精确度 铁架台 带孔小球 细线 环节二：用单摆测量重力加速度 三、实验器材、实验装置 思考： 1. 应该如何选择细线和摆球？ 橡皮筋 细绳 大木球 乒乓球 小钢球 粗麻绳 2.应该如何选择悬挂方式？ 环节二：用单摆测量重力加速度 三、实验器材、实验装置 四、实验步骤 环节二：用单摆测量重力加速度 1. 做单摆 取约1 m长的细线穿过带孔的小球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的上端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂。 方便使用不同长度的摆线。 2．测摆长 用毫米刻度尺量出摆线长L线，用游标卡尺测出小钢球直径d， 则单摆的摆长L＝ ________ 。 思考:测摆长时如何减小误差？ 环节二：用单摆测量重力加速度 L线＋ 测摆线长度 测摆球的直径 3．测周期 将单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(5°左右)，然后释放小球，记下单摆做30～50次全振动的总时间，算出平均每一次全振动 的时间，即为单摆的振动周期。反复测量三次， 再算出周期数值的平均值，取平均值作为测量结果。 标记 思考:测周期时如何减小误差？ 环节二：用单摆测量重力加速度 4．根据单摆的周期公式，计算重力加速度。 5．改变摆长，多做几次实验，计算出每次实验得到的重力加速度。 6．把测得的数据和计算结果填入表中，求出几次实验的得到的重力 加速度的平均值。 环节二：用单摆测量重力加速度 五、数据处理 1.公式法: 环节二：用单摆测量重力加速度 五、数据处理 2.图像法： 图像法处理数据： T2 = L 作出T2-L图像： 斜率k = g= 用图像法来测重力加速度，为什么要作出 T 2 - L 图像？ 思考： g= 环节二：用单摆测量重力加速度 若单摆摆动时容易形成圆锥摆，该如何改进？ 用两根等长细线制作成双线摆 环节二：用单摆测量重力加速度 它的优点是可以把摆球的运动轨迹约束在一个确定的平面上。 圆锥摆 六、误差分析 误差来源 系统误差：主要来源于单摆模型本身是否符合要求。 即：悬点是否固定，摆球、细线是否符合要求； 摆动是圆锥摆还是在同一竖直面内的摆动； 测量哪段长度作为摆长…… 偶然误差：主要来自测量上。 环节二：用单摆测量重力加速度 1.测量摆长时引起的误差 ①悬点未固定好，摆球摆动过程中出现松动，使实际的摆长变长。 l 摆长测量值偏小 思考分析：g的测量值是偏大还是偏小？ 环节二：用单摆测量重力加速度 少算半径 r r 多算半径 r r 有三位同学都作出了 T 2 - L 图像，发现斜率相同，但①和③没有过原点，这是为什么？ ① ② ③ 环节二：用单摆测量重力加速度 思考分析：g的测量值是偏大还是偏小？ ②把摆线长和小球的直径之和作为摆长(多加了小球半径) l 公式法： ③把摆线长为摆长(少加了小球半径) l 公式法： 思考分析：g的测量值是偏大还是偏小？ 环节二：用单摆测量重力加速度 2.测量周期时引起的误差 单摆的全振动次数数错了 l 数多了： l 数少了： 思考分析：g的测量值是偏大还是偏小？ 环节二：用单摆测量重力加速度 七、注意事项 1．选择细线时应选择细、轻而且不易伸长，长度约1米左右的细线，小球应选密度较大、半径较小的金属球。 2．单摆摆线的上端应夹紧，不能卷在铁架台的杆上，以免造成悬点不固定，摆长变化的现象。 3．测量摆长是悬点到球心的距离，等于摆线长加上小球半径。 注意摆线长与摆长的区别。 4．要使单摆在竖直平面内摆动，不要形成圆锥摆。 5．要注意控制摆球的最大摆角不超过5°。 6．计算单摆的振动次数时，应从小球通过平衡位置开始计时，记为0，同方向再次通过最低位置时，计数为1 、 2 …… 环节二：用单摆测量重力加速度 环节三：课堂小结 用单摆测量重力加速度 实验原理 实验器材 实验步骤 数据处理 误差分析 注意事项 摆长测量:L＝L线＋ 周期测量:T＝ 由 得 g=。测L 和T 求g 公式法、图像法 系统误差、偶然误差、减小误差的方法 　(2025·成都市高二月考)实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，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10 cm左右的橡皮绳 C.直径为1.5 cm左右的塑料球 D.直径为1.5 cm左右的铁球 例1 AD 练习册43页 (2)实验过程有两组同学分别用了图乙、图丙的两种不同方式悬挂小球，你认为　　　(选填“图乙”或“图丙”)悬挂方式较好。 图丙 (3)实验中，某同学用主尺最小分度为1 mm、游标尺上有20个分度的游标卡尺测量金属球的直径，结果如图丁所示，读出小球直径为　　　　 cm。 2.240 (4)用停表测量单摆的周期。当单摆振动稳定且到达最低点时开始计时并记为n=0，单摆每经过最低点记一次数，当数到n=50时停表的示数为35.3 s，该单摆的周期是T=　　 s(结果保留三位有效数字)。 1.41 (5)某同学测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况，并将记录的结果描绘在如图戊所示的坐标系得到T2-l图线。由图像可知重力加速度g=　　　 m/s2(结果保留三位有效数字)。 9.86 拓展　该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1，然后把摆线缩短适当的长度L，再测出其振动周期T2。用该同学测出的物理量表达重力加 速度为g=　　　　。 　 feixianglaoshi.com 立即体验 T2 L O ΔT2 ΔL $null