4 第二章 4.实验：用单摆测量重力加速度（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件聚焦“用单摆测量重力加速度”实验，基于简谐运动周期公式推导g的表达式，通过实验思路、装置搭建、步骤操作等学习支架，衔接简谐运动概念，引导学生掌握摆长与周期测量方法。 其亮点在于知识辨析环节通过问题链（如摆长测量是否需固定后进行、周期计数次数判断）培养科学思维，数据处理采用T²-l图像法将曲线转直线提升科学探究能力。学生能深化误差分析与证据意识，教师可依托结构化内容实施探究式教学，提高课堂效率。

1.实验思路 当摆角较小时,单摆做简谐运动。由单摆的周期公式T=2π ,可得g= 。只要测出单摆的 摆长l和周期T,就能算出当地的重力加速度g。 2.实验装置 (1)器材:细线、带孔小球、铁架台、停表、游标卡尺、刻度尺等。 (2)装置:如图所示。 4 实验:用单摆测量重力加速度 必备知识 清单破 知识点 用单摆测量重力加速度 第1讲　描述运动的基本概念 3.实验步骤 制作单摆 (1)让细线的一端穿过小球的小孔,然后打一个比孔径稍大一些的结; (2)把细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,让摆球自由下垂 测量摆长 用刻度尺量出悬挂点与小球上端之间的距离(摆线长)l',用游标卡尺测量出摆球的直径D,则单摆的摆长l=l'+  测量周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度,且满足偏角在5°左右,然后由静止释放摆球,当摆球摆动稳定后,通过平衡位置时用停表开始计时,测量30~50次全振动的时间,计算出单摆的运动周期 重复实验 将单摆的摆长变短或变长,重复实验三次,测出相应的摆长l和周期T 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.测量单摆的摆长时,能否在细线固定前测量摆线的长度? 2.实验中测出小球经过最低点30次(摆球第一次过平衡位置记为零)的总时间t,周期是T=  吗? 3.若将单摆放入绕地球稳定飞行的宇宙飞船中,还能利用单摆测出飞船轨道处的重力加速度 吗? 4.某同学实验时,在摆球摆动的过程中,摆线的固定点出现松动,但该同学并未发现,这将会导 致所测重力加速度的数值偏小还是偏大? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不能。为了避免重力对摆长的影响,应先将细线固定在悬点,让摆球自由下垂,然后再测量 摆线的长度。 2.不是。在小球经过最低点时开始计时,小球通过最低点30次,经历15次全振动,则周期为T=  。 3.不能。宇宙飞船中的摆球处于完全失重状态,不能在竖直平面内来回摆动,因此无法利用单 摆测量重力加速度。 4.偏小。摆线的固定点松动,会导致摆长变长,摆长的测量值偏小,根据g= 可知所测重力 加速度g偏小。 第1讲　描述运动的基本概念 关键能力 定点破 1.数据处理 (1)平均值法:每改变一次摆长,将相应的l和T代入公式g= 中求出g值,最后求出g的平均 值。 (2)图像法:由T=2π 得T2= l。作T2-l图像,即以T2为纵轴,以l为横轴,其斜率k= ,由图像 的斜率即可求出重力加速度g。 定点 实验数据处理和误差分析 第1讲　描述运动的基本概念 导师点睛 作T2-l图像的优点:用图像法处理数据既直观又方便,同时也能最大限度地减小偶然误差对实 验结果造成的影响。由于T-l图像不是直线,不便于进行数据处理,所以采用T2-l的图像,目的 是将曲线转换为直线,便于利用直线的斜率计算重力加速度。 2.注意事项 (1)选择摆线时应选择细而不易伸长的线,长度一般为1 m左右。小球应选用质量大、体积小 的。 (2)摆球摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小(5°左右)。 (3)摆球摆动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆。 (4)摆长l=l'+ ,不要忘记小球半径。 (5)测单摆的周期时,应从摆球通过最低点时开始计时,摆球从同一方向通过最低点时计数,改 变摆长多测几组数据。 第1讲　描述运动的基本概念 3.误差分析 (1)单摆的振动不是简谐运动而引起的误差 ①单摆不在同一竖直平面内振动而形成圆锥摆; ②振幅过大。 (2)测定摆长时引起的误差 ①未挂摆球测定摆线长或漏加小球的半径; ②测摆长时摆线拉得过紧或以摆球的直径与摆线长之和作为摆长; ③悬点未固定好,振动过程中出现松动,使实际摆长不断变长。 (3)测定周期时引起的误差 ①开始计时时,过迟或过早按下停表; ②测定n次全振动时,误记为n+1次或n-1次。 第1讲　描述运动的基本概念 $