用單擺測定重力加速度導學案新

1、高三物理一輪復習實驗專題實驗十三用單擺測定重力加速度導學案基礎再現-深度思考請推才有底一、實驗目的用單擺測定當地的重力加速度.二、實驗原理當單擺偏角很小時(a 10),單擺的運動為簡諧運動，根據單擺周期T= 2 n 得 g謐，只需測出擺長I和周期便可測定g.三、實驗器材中心有小孔的金屬小球、長約1米的細線、鐵架臺(帶鐵夾)、刻度尺、秒表、游標卡尺.四、實驗操作1實驗步驟(1)做單擺：讓細線的一端穿過小球的小孔，并打一個比小孔大些的結，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，并把鐵架臺 放實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，且在單擺平 衡位置處做標記，如圖1所示.(2)測擺長：用米尺量出

2、擺線長 I 精確到毫米，用游標卡尺 測出小球的直徑D,也精確到毫米，則單擺長1=1+ D(3)測周期：將單擺從平衡位置拉開一個角度(小于10 ),然后釋放小球，記下單擺做3050次全振動的總時間，算出平均每次全振動的時間，即為單擺的 振動周期.反復測量三次，再算出測得周期數值的平均值.(4)改變擺長，重做幾次實驗.2.數據處理(1)公式法：利用多次測得的單擺周期及對應擺長，借助公式后算出g的平均值.2,(2)圖象法：由公式g二產，分 4 “別測出一系列擺長I對應的周期T,g二罕求由加速度g,然作出I-T2的圖象，如圖2所示，圖象應是一條通過原點的直線, 求出圖線的斜率k,即可求得g值.g二4n

3、 2k, k= *二詈五.注意事項1.構成單擺的條件：細線的質量要小，彈性要小，選用體積小、密度大的小球，擺角不超2.要使擺球在同一豎直而內擺動，不能形成圓錐擺，方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放.3.測周期的方法：(1)要從擺球過平衡位置時開始計時因為此處速度大.計時誤差小，而最咼點速度小、計時誤差大.(2)要測多次全振動的時間來計算周期.如在擺球過平衡位置時開始計時,且在數“零”1次4.木實驗可以采用圖象法來處理數據即用橫軸表示擺長用縱軸表示T將實驗所得k二的同時按下秒表，以后每當擺球從同一方向通過最低位置時計數牛這是在眾多的實數據在坐標平而上標出，應該得到一條傾斜直線，直線的斜率驗中經

4、常采用的科學處理數據的重要辦法.六、誤差分析1 系統(tǒng)誤差的主要來源：懸點不固定，球.線不符合要求，振動是圓錐擺而不是在同一豎直平而內的振動等.2偶然誤差主要來自時間的測量上，因此，要從擺球通過平衡位置時開始計時，不能多計或漏計振動次數.記憶口訣輕繩重球鐵架臺, 豎直平而小角擺;先做單擺后測長, 線長半徑兩不忘;低點數數把時計, 三五十次算周期;秒表計數不估讀, 改變擺長多組數;計算平均誤差小,做圖方法很美妙課堂探究-突破考點例1在做“用單擺測定重力加速度”的實驗時，用擺長I和周期T計算重力加速度的公式如圖3甲所示，那么單擺擺長是.如果測定了 40次全振動的時間如圖乙中秒表所示，那么秒表讀數是s

5、 單擺的擺動周期是S.如果己知擺球直徑為2. 00 cm,讓刻度尺的零點對準擺線的懸點，擺線豎021劉30.82.4 4.0 4.8 r/s2利用圖象，取T2二4.2 S 時，I二重力加速度g二m/ s2.F表是用單擺測定重力加速度實驗中獲得的有關數據：擺長I (m)0. 50. 60.81. 1周期Ts 2)2. 02.43.24.4利用上述數據.在圖4的坐標系中描繪出Ir圖象創(chuàng)新實驗示例例3有一測量微小時間差的裝置，是由兩個擺長略有微小差別的單擺同軸水平懸掛構成擺恰好第一次同時向（填方向）通過（填位置）.的.兩個單擺擺動平而前后相互平行.（1）現測得兩單擺完成50次全振動的時間分別為50.

6、0 S和4 9.0 S,則兩單擺的周期差ATS.（2）某同學利用此裝置測量小于單擺周期的微小時間差，具體操作如下：把兩擺球向右拉至相同的擺角處，先釋放長擺擺球，接著再釋放短擺擺球，測得短擺經過若干次全振動后，兩擺恰好第一次同時同方向通過某位置，由此可得出釋放兩擺的微小時間差若測得釋放兩擺的時間差 t二0. 165 S,則在短擺釋放.s （填時間）后，兩（3）為了能更準確地測量微小的時間差，你認為此裝置還可做的改進是隨堂訓練-能力達標1在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，有人提岀以下幾點建議:A. 適當加長擺線B. 質量相同、體積不同的擺球，應選用體積較大的當單擺經過平衡位置時開始計時, 用此

7、時間間隔作為單經過一次全振動后停止計C. 單擺偏離平衡位置的角度不能太大D.時，擺振動的周期其中對提高測量結果精確度有利的是2.在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，以下對實驗的幾點建議中，有利于提高測量結果精確度的是A. 實驗中適當加長擺線B. 單擺偏離平衡位置的角度不能太大C. 當單擺經過最大位置時開始計時D. 測量多組周期T和擺長L,作L-乎關系圖象來處理數據（2）某同學在正確操作和測量的情況下，測得多組擺長L和對應的周期T,畫岀L- T圖線，如圖5所示.出現這一結果最可能的原因是：擺球重心不在球心處，而是在球心的正方（選填“上”或“下”）.為了使得到的實驗結果不受擺球重心位置無B兩個點

8、，計算重力加速度，此結果即準確確定的影響，他采用恰當的數據處理方法：在圖線上選取 找出兩點相應的橫縱坐標，如圖所示用表達式 g二 與擺球重心就在球心處的情況一樣.3兩個同學利用假期分別去參觀北京大學和南京大學的物理實驗室，各自在那里利用先進的DIS系統(tǒng)較準確地探究了 “單擺的周期T與擺長L的關系”，他們通過校園網交換實 驗數據，并由計算機繪制了 T2- L圖象，如圖6甲所示，去北大的同學所測實驗結果對應的圖線是（選填“ A”或“ 丿另外，在南大做探究的同學還利用計算機繪LaLb 二制了兩種單擺的振動圖象（如圖乙），由圖可知，兩單擺擺長之比4某實驗小組在進行“用單擺測定重力加速度”的實驗中,己知

9、單擺在擺動過程中的擺角小于5 ;在測量單擺的周期時，從單擺運動到最低點開始計時且記數為1,至燼n次經過最低點所用的時間為(從懸點到d (讀數如圖7所示).g 二其原因可能是下述原因t；在測量單擺的擺長時，先用毫米刻度尺測得擺球懸掛后的擺線長擺球的最上端)為L,再用螺旋測微器測得擺球的直徑為(1) 該單擺在擺動過程中的周期為(2) 用上述物理量的符號寫出求重力加速度的一般表達式(3) 從上圖可知，擺球的直徑為mm.實驗結束后，某同學發(fā)現他測得的重力加速度的值總是偏大,中的A. 單擺的懸點未固定緊，振動中出現松動，使擺線增長了B. 把n次擺動的時間誤記為(n+ 1)次擺動的時間C. 以擺線長作為擺

10、長來計算D. 以擺線長與擺球的直徑之和作為擺長來計算5. 某同學在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，先測得擺線長78. 50 cm,擺球直徑2.0 cm.然后將一個力電傳感器接計算機上，實驗中測量快速變化的力，懸線上拉力F的大小隨時間t的變化曲線如圖8所示.(1) 該擺擺長為cm.該擺擺動周期為S.測得當地重力加速度g的值為m/s 1如果測得g值偏小，可能原因是A. 測擺線長時擺線拉得過緊B. 擺線上端懸點未固定好，擺動中出現松動C. 計算擺長時，忘記了加小球半徑D. 讀單擺周期時，讀數偏大6. (1)在“探究單擺周期與擺長的關系”實驗中,9甲、乙所不.測量方法正確的是兩位同學用游標卡尺測量

11、小球的直徑如圖.(選填“甲”或“乙”).甲乙(2)實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內擺動, 為了將人工記錄振動次數改為自動記錄振動次數，在擺球運動最低點的左、右兩側分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖10甲所示光敏電阻與某一自動記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t的變化圖線如圖乙所示，則該單擺的振動周期為.若保持懸點到小球頂點的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進行實驗，則該單擺的周期將(填“變大”、“不變”或“變小”)，圖乙中的(填“變大”、“不變”或“變小”)規(guī)敏1L二接白動磁錚AfArAr-記錄丁 1 n n廠圖10答案課堂探究4 n 21_87. 40 cm 75. 21.