25實(shí)驗(yàn)用單擺測(cè)定重力加速度課件高二上學(xué)期物理人教版選擇性

2.5實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度第二章機(jī)械振動(dòng)一、情境導(dǎo)入：小明從廣州搬家到北京，把家中的擺鐘也帶了過(guò)去。在廣州準(zhǔn)的擺鐘到了北京后不準(zhǔn)了。經(jīng)檢查鑒定擺鐘的質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題，這是為什么呢？

重力加速度變大，擺鐘的周期變?。ㄆ欤枰{(diào)整擺長(zhǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)。T=2π提示：擺鐘計(jì)時(shí)原理選自必修一2.4自由落體運(yùn)動(dòng)

了解地球表面重力加速度的分布，對(duì)地球物理學(xué)、航空航天技術(shù)及大地測(cè)量等領(lǐng)域有十分重要的意義。為此，就需要了解測(cè)量重力加速度的方法。求重力加速度的方法有哪些？根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)公式h=gt2求解這節(jié)課我們利用單擺周期公式來(lái)測(cè)量重力加速度。根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)求解……思考：二、用單擺測(cè)量重力加速度當(dāng)擺角較小時(shí)（θ<50），單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。原理1、實(shí)驗(yàn)思路要根據(jù)上式測(cè)量重力加速度，需要測(cè)量哪些物理量？想一想測(cè)出擺長(zhǎng)

和周期T便可以計(jì)算出g問(wèn)題1

應(yīng)選擇什么樣的材料來(lái)制作單擺？提示：選細(xì)而不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度約為1m；選密度大、直徑小的金屬球。PKPK有彈力無(wú)彈力問(wèn)題2應(yīng)該如何選擇懸掛方式？2、實(shí)驗(yàn)裝置問(wèn)題3擺長(zhǎng)如何測(cè)量？直接測(cè)擺長(zhǎng)方法2：用刻度尺量出從懸點(diǎn)到小球上端的懸線長(zhǎng)l線，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量出擺球的直徑d。L線+051001方法1：用刻度尺直接測(cè)量小球球心與懸掛點(diǎn)之間的距離，如圖所示。思考：兩種測(cè)擺長(zhǎng)的方法，哪種誤差更小呢？3、物理量的測(cè)量1、測(cè)量周期時(shí)，擺球到達(dá)哪個(gè)位置時(shí)開始計(jì)時(shí)？2、單擺的周期往往較小，如何較為準(zhǔn)確地測(cè)量周期？在擺球經(jīng)平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)。

用秒表測(cè)量單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，再求出完成一次全振動(dòng)的平均時(shí)間，這就是單擺的周期，即：T＝t/n。問(wèn)題4周期如何測(cè)量？最大位移不易觀察1、把單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度(＜5o)放開；2、當(dāng)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)(計(jì)時(shí)結(jié)束)；3、測(cè)量n次（測(cè)量30～50次）全振動(dòng)的時(shí)間t。

周期為T=031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314周期的測(cè)量1.結(jié)構(gòu)：（1）啟動(dòng)和停止按鈕A（2）復(fù)位按鈕B。（3）分刻度盤和分針：量程15min，精確度0.5min（4）秒刻度盤和秒針：量程1（0.5）min，精確度0.1s2.操作：（1）按壓按鈕A一次，開始計(jì)時(shí)；按壓兩次，終止計(jì)時(shí)。（2）開始讀數(shù)。（3）按壓按鈕B，秒表復(fù)位，分、秒指針均指“0”刻度3.讀數(shù)：（1）先讀分針示數(shù)，單位min（整數(shù)min）。（2）再讀秒針示數(shù)（分針未過(guò)半格讀0~30s示數(shù)，分針已過(guò)半格讀30s~60s示數(shù)）。（3）計(jì)時(shí)時(shí)間=分針示數(shù)+秒針示數(shù).0分24.5秒=24.5s思考：周期的測(cè)量是本實(shí)驗(yàn)的主要誤差來(lái)源之一，實(shí)驗(yàn)中我們也在盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差，我們還可以怎樣減小誤差呢？提示：測(cè)量工具，測(cè)量方法利用光電門傳感器利用手機(jī)自帶傳感器（1）選材

擺線：細(xì)輕、不易伸長(zhǎng)；小球：密度較大、直徑較小。（3）操作

單擺懸線上端固定牢固，以免擺動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)改變；擺線偏離豎直方向的角度不超過(guò)5°；擺球在同一個(gè)豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，不可形成圓錐擺。（2）擺長(zhǎng)測(cè)量

用刻度尺測(cè)出擺線長(zhǎng)度l線，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出擺球的直徑d，則單擺的擺長(zhǎng)l＝l線＋

。4、實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)（4）周期的測(cè)量

用秒表測(cè)出單擺做n（30～50）次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，

則周期T＝

。測(cè)量時(shí)應(yīng)從擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)。（5）改變擺長(zhǎng)多次測(cè)量

將單擺的擺長(zhǎng)變短或變長(zhǎng)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。5、數(shù)據(jù)處理每改變一次擺長(zhǎng)，將相應(yīng)的L和T代入公式中求出g值，最后求出g的平均值。實(shí)驗(yàn)次數(shù)擺長(zhǎng)l(m)周期T(s)加速度g(m/s2)g的平均值1

2

3

方法1：平均值法方法2：圖像法g=T2=L如果要求用圖像法來(lái)測(cè)定重力加速度，哪么應(yīng)該如何建立坐標(biāo)系？1.04320.80.50l/mT2/s2作出T2-L圖像：斜率k=g=優(yōu)點(diǎn)：有效排除誤差較大的數(shù)據(jù)思考：通過(guò)作圖會(huì)發(fā)現(xiàn)，圖像可能會(huì)與理論有一定的偏差，這是什么原因呢？請(qǐng)課下分組討論產(chǎn)生a，c的原因？

2．偶然誤差（1）時(shí)間測(cè)量誤差不可避免，要求擺球通過(guò)平衡位置開始計(jì)時(shí)，次數(shù)不漏記或多記。同時(shí)應(yīng)多次測(cè)量，再對(duì)多次測(cè)量結(jié)果求平均值。（2）測(cè)長(zhǎng)度和擺球直徑時(shí)，讀數(shù)也容易產(chǎn)生誤差。6、誤差分析三、習(xí)題鞏固例(多選)某同學(xué)利用單擺測(cè)的g值偏大，造成的原因可能是()A.擺球質(zhì)量太大了B.量擺長(zhǎng)時(shí)從懸點(diǎn)量到球的最下端C.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)忘記把小球半徑加進(jìn)去D.計(jì)算周期時(shí)，將(n-1)次全振動(dòng)誤記為n次全振動(dòng)BDg=四、課堂小結(jié)：用單擺測(cè)量重力加速度實(shí)驗(yàn)思路實(shí)驗(yàn)裝置物理量的測(cè)量數(shù)據(jù)處理T=2πg(shù)=