高中物理人教版(2019)選擇性必修第一冊(cè)-第二章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度課件

第節(jié)5用單擺測(cè)量重力加速度高中物理選擇性必修第一冊(cè)第二章1.會(huì)依據(jù)單擺周期公式確定實(shí)驗(yàn)思路。2.能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，會(huì)正確安裝實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。3.能正確使用刻度尺測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)，能正確使用停表測(cè)量單擺的振動(dòng)周期。4.能正確處理數(shù)據(jù)，測(cè)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?.能從多個(gè)角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。學(xué)習(xí)目標(biāo)二、實(shí)驗(yàn)原理利用單擺測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋?/p>

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜?shí)驗(yàn)器材帶孔小鋼球一個(gè)，細(xì)線一條(約1m長(zhǎng))、鐵架臺(tái)、鐵夾、毫米刻度尺、秒表、游標(biāo)卡尺線有粗細(xì)、長(zhǎng)短的不同，伸縮性也有區(qū)別。不同的小球，質(zhì)量和體積有差異。想一想，

應(yīng)如何選擇擺線和擺球？為什么？需要考慮的問題：提示：1.選擇細(xì)的，長(zhǎng)度不易伸縮的線；2.選擇乙這種方式。單擺的懸點(diǎn)固定以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象右圖畫出了細(xì)線上端的兩種不同的懸掛方式。

應(yīng)該選用哪種方式？為什么？需要測(cè)量的量：提示：實(shí)際的單擺擺球不可能是質(zhì)點(diǎn)，所以擺長(zhǎng)應(yīng)是從懸點(diǎn)到擺球球心的長(zhǎng)度，即l＝l0＋，l0為擺線長(zhǎng)，D為擺球直徑．1.擺長(zhǎng)的測(cè)量用停表測(cè)量單擺的周期．方法①：測(cè)量單擺做一次________的時(shí)間作為它的________的測(cè)量值．方法②：測(cè)量單擺做多次________(例如幾十次)的時(shí)間，然后通過計(jì)算求出它的________的測(cè)量值．哪種方法更好？2.周期的測(cè)量全振動(dòng)周期全振動(dòng)周期提示：方法②更好。由哪個(gè)位置計(jì)時(shí)更好？提示：由圖示標(biāo)記位置計(jì)時(shí)更好。最主要的原因是最低點(diǎn)速度最大，走相同的距離所用時(shí)間時(shí)間最短，我們計(jì)時(shí)時(shí)的誤差最小。第二，在最低點(diǎn)是中間往左往右的分界點(diǎn)都是這點(diǎn)!1.在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，制成一個(gè)單擺．四、實(shí)驗(yàn)步驟

五、數(shù)據(jù)處理

1．選擇細(xì)、輕又不易伸長(zhǎng)的線，選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)盡量小．2．單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象發(fā)生．3．注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5°.4．?dāng)[球振動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺．5．為減小誤差，測(cè)量單擺的周期時(shí)，應(yīng)以擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí)．6．用圖像處理數(shù)據(jù)時(shí)，要以擺長(zhǎng)(l)為橫坐標(biāo)、周期(T)的平方為縱坐標(biāo)．六、注意事項(xiàng)：七、誤差來源分析

例：用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(1)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在下列器材中選用________(選填選項(xiàng)前的字母)．A．長(zhǎng)度為1m左右的細(xì)線B．長(zhǎng)度為30cm左右的細(xì)線C．直徑為1.8cm的塑料球D．直徑為1.8cm的鐵球AD(2)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則重力加速度g＝________(用L、n、t表示)．(3)在測(cè)量擺長(zhǎng)后，測(cè)量周期時(shí)，擺球振動(dòng)過程中懸點(diǎn)O處擺線的固定出現(xiàn)松動(dòng)，擺長(zhǎng)略微變長(zhǎng)，這將會(huì)導(dǎo)致所測(cè)重力加速度的數(shù)值________．(選填“偏大”“偏小”或“不變”)偏小(4)測(cè)量單擺的振動(dòng)周期，測(cè)量時(shí)間應(yīng)從擺球經(jīng)過

(選填“平衡位置”或“最高點(diǎn)”)時(shí)開始計(jì)時(shí)；某次測(cè)定了50次全振動(dòng)的時(shí)間如圖中停表所示，那么停表讀數(shù)是________s；該單擺的周期是T＝________s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)．平衡位置99.82.00本課小結(jié)1、選擇材料時(shí)應(yīng)選擇較細(xì)又不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2cm。2、單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應(yīng)用鐵夾夾緊，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象。3、注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5°。4、擺球振動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。當(dāng)堂檢測(cè)1.某實(shí)驗(yàn)小組用單擺測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示（處理數(shù)據(jù)時(shí)π取3.14）。（1）下列說法正確的是

。A.擺球應(yīng)選擇體積小的、質(zhì)量大的B.細(xì)線伸縮性要盡量小，長(zhǎng)度大約1mC.計(jì)時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)應(yīng)選擇擺球擺至最低點(diǎn)時(shí)D.擺球的最大擺角大約為45°最好E.細(xì)線上端應(yīng)選擇如圖乙所示的懸掛方式ABC9.84（2）用細(xì)線將擺球懸掛好后，該實(shí)驗(yàn)小組又用刻度尺測(cè)得細(xì)線懸掛點(diǎn)到擺球上端的距離為1.09m，用卡尺測(cè)得擺球的直徑為2.00cm，用停表測(cè)得擺球完成30次全振動(dòng)的時(shí)間為63.0s，根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)計(jì)算得出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=

m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（3）為使實(shí)驗(yàn)結(jié)果精確，該實(shí)驗(yàn)小組通過改變擺長(zhǎng)又做了多次實(shí)驗(yàn)，用l表示擺長(zhǎng)，T表示振動(dòng)周期，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的T2-l圖像為一條過原點(diǎn)的直線，圖線的斜率k=4.00s2/m，由圖像可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=

m/s2

（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）甲乙9.86【解析】（1）A、B對(duì)：該實(shí)驗(yàn)中，要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的擺線，長(zhǎng)度要適當(dāng)長(zhǎng)一些；選擇體積比較小、質(zhì)量較大的小球。C對(duì)：計(jì)時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)應(yīng)選擇擺球擺至最低點(diǎn)時(shí)，誤差小。D錯(cuò)：拉開擺球，使擺球的最大擺角不大于5°。E錯(cuò)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)的基本要求，擺球在擺動(dòng)的過程中，懸線的長(zhǎng)度不能變化，圖乙擺長(zhǎng)變化，不能選擇圖乙的懸掛方式。2.

［多選］用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T2

?l圖像，也可以求出重力加速度g，已知三位同學(xué)作出的T2?l圖線的示意圖如圖中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過原點(diǎn)，圖線b對(duì)應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?。則相對(duì)于圖線b，下列分析正確的是（）