實驗用單擺測量重力加速度課件-高二上學(xué)期物理人教版選擇性

教學(xué)課件2.5實驗:用單擺測量重力加速度第二章

機械振動實驗的目的和原理實驗裝置與器材實驗步驟數(shù)據(jù)處理及誤差分析01020304目錄CONTENTS注意事項05

了解地球表面重力加速度的分布，對地球物理學(xué)、航空航天技術(shù)及大地測量等領(lǐng)域有十分重要的意義。求重力加速度的方法有哪些？1、物體作自由落體運動：2、物體從光滑的斜面上由靜止下滑：3、物體靜止于水平面上：4、用打點計時器：上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了單擺周期公式，單擺周期公式里邊有g(shù)，那么我們能不能利用周期公式來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣饶兀繉嶒灥哪康暮驮鞵ART1一、實驗的目的和原理1.目的：利用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

想一想，要根據(jù)下面的式子測量重力加速度，需要測量哪些物理量？03123343563783941104312144516471849205122532426555728590126789101134512131401234567890012345678910012345678910①測周期:②測擺長:

秒表刻度尺、游標(biāo)卡尺實驗原理:實驗裝置與器材PART2PKPKPK有彈力無彈力1.器材：鐵架臺（帶鐵夾），中心有孔的金屬小球，約1m長的細(xì)線，米尺，游標(biāo)卡尺（選用），秒表二、實驗裝置與器材問題1：線有粗細(xì)、長短的不同，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？提示：線的選擇：細(xì)一些、適當(dāng)長一些（本實驗要求1m左右）。不可伸長，且細(xì)線質(zhì)量相對于擺球質(zhì)量可忽略。擺球的選擇：半徑小一些（遠(yuǎn)小于擺線長度）、質(zhì)量大一些。這樣做成的裝置才符合單擺模型，當(dāng)擺角小于5°時，才可看成簡諧運動，擺動周期

。問題2：下圖畫出了細(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？你還有更好的設(shè)計嗎？PK提示：應(yīng)選用乙方式懸掛，因為相對于甲裝置，乙裝置在單擺擺動過程中擺長不變，且可調(diào)整擺長。2.秒表的讀數(shù)①秒表的使用和讀數(shù)：停表的讀數(shù)等于內(nèi)側(cè)分針的讀數(shù)與外側(cè)秒針的讀數(shù)之和.

②注意：當(dāng)內(nèi)側(cè)分針沒有超過半格時，外側(cè)秒針讀小于30的數(shù)字；超過半格時，外側(cè)秒針讀大于30的數(shù)字.031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314BA(1)第一次按壓A按鈕，開始計時；(2)第二次按壓A按鈕

，終止計時，開始讀數(shù)。(3)按壓B按鈕，秒表復(fù)位，分、秒

指針均指“0”刻度③操作：

031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314BA0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213142分7.6秒0312334356378394110431214451647184920512253242655572859012678910113451213141分51.4秒1分

39.8秒實驗步驟PART31.在細(xì)線的一端打一個比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，制成一個單擺。然后拴在桌邊的支架上，如圖所示.2.用米尺量出懸點到球底部的距離L，準(zhǔn)確到毫米；用游標(biāo)卡尺測擺球直徑，算出半徑r，也準(zhǔn)確到毫米。則單擺的擺長l為L-r.3.把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度(不超過5o)，然后放開小球讓它擺動，用停表測量單擺完成30次全振動（或50次）所用的時間（從小球來到平衡位置開始計時），求出完成一次全振動所需要的時間，這個平均時間就是單擺的周期.4.將測出的擺長L和周期T代入公式求出g的值。5.變更擺長重做兩次,并求出三次所得的g的平均值。三、實驗步驟數(shù)據(jù)處理及誤差分析PART4每改變一次擺長，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。設(shè)計如表所示實驗表格實驗次數(shù)擺長l(m)周期T(s)重力加速度g(m/s2)g的平均值1

2

3

1.數(shù)據(jù)處理之平均值法：四、數(shù)據(jù)處理及誤差分析五、數(shù)據(jù)分析1.04320.80.50l/mT2/s22.數(shù)據(jù)之圖像法處理：g=T2=L作出T2-L圖像：斜率k=g=如果要求用圖像法來測定重力加速度，哪么應(yīng)該如何建立坐標(biāo)系？

作出L-T2圖像：注意事項PART51.應(yīng)選用長度約1m不可伸縮細(xì)線。小球密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較?。ㄗ詈貌怀^2㎝）。2.單擺的上端不要卷在夾子上，而要用夾子加緊，以免單擺擺動時擺線滑動或者擺長改變，且l=L-d/2。3.最大擺角小于5o，可用量角器測量。4.要使單擺在豎直平面內(nèi)擺動，不要形成圓錐擺。

5.計算單擺的振動次數(shù)時，應(yīng)從小球通過最低位置時開始計時，同方向再次通過最低位置時，計數(shù)為1、2……6.改變懸線長度多次測量，最后求出g的平均值。五、注意事項3.誤差分析

（2）．偶然誤差（1）主要來自于時間測量，測量時間時要求從擺球通過平衡位置開始計

時，在記次數(shù)時不能漏記或多記。同時應(yīng)多次測量，再對多次測量結(jié)

果求平均值。（2）測長度和擺球直徑時，讀數(shù)也容易產(chǎn)生誤差。例1.(2024江蘇常州聯(lián)盟校期中)“用單擺測重力加速度”的實驗中,為了盡可能減小實驗誤差,下述操作中不合理的是

(

)A.擺線偏離豎直方向的最大角度小于5°B.減小擺球的質(zhì)量C.讓小球盡可能在同一豎直面內(nèi)擺動D.當(dāng)小球通過平衡位置時開始計時B例2.(2024江蘇南京聯(lián)考)某同學(xué)利用單擺測得的重力加速度數(shù)值大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶嶋H值,造成這一情況的原因可能是

(

)A.開始擺動時振幅較小B.開始計時時,過早按下停表C.測量周期時,誤將擺球(n-1)次全振動的時間記為n次全振動的時間D.測量擺長時,將懸點到小球上端邊緣的距離作為擺長C例3.(2024廣東東莞中學(xué)期中)如圖1所示,某同學(xué)在“利用單擺測重力加速度”的實驗中,測得擺線長為l,擺球直徑為d,然后用停表記錄了單擺n次全振動所用的時間為t。則:(1)下列最合理的裝置是

。

C第二部分點擊在此輸入你的標(biāo)題內(nèi)容(2)用螺旋測微器測量擺球直徑,示數(shù)如圖2所示,讀數(shù)為

mm。用停表記錄了單擺50次全振動所用的時間,如圖3所示,為

s。

9.450(9.449~9.451均正確)100.0(3)甲同學(xué)選擇了合理的實驗裝置后,測量出幾組不同擺長L和周期T的數(shù)值,畫出如圖4所示的T2-L圖像中的實線a。乙同學(xué)也進行了與甲同學(xué)同樣的實驗,實驗中將擺線長作為擺長L,測得多組周期T和L的數(shù)據(jù),作出的T2-L圖像,應(yīng)是圖4中的圖線

(選填“a”“b”“c”“d”或“e”)。(已知c、d兩條圖線和a平行)。

C例4.(2022·鄭州七中期末)在“用單擺測量重力加速度”實驗中，(如圖所示)(1)下列操作正確的是________。A．甲圖：小球從偏離平衡位置60°開始擺動B．乙圖：細(xì)線上端用鐵夾子固定C．丙圖：小球到達最高點時作為計時開始與終止的位置D．丁圖：小球自由下垂時測量擺線的長度BD

(2)某同學(xué)通過測量30次全振動的時間來測量單擺的周期T，他在單擺經(jīng)過平衡位置時按下停表記為“1”，若同方向再次經(jīng)過平衡位置時記為“2”，在數(shù)到“30”時停止停表，讀出這段時間t，算出周期T＝t/30。其他操作步驟均正確。多次改變擺長時，他均按此方法記錄多組數(shù)據(jù)，并繪制了T2－L圖像，則他繪制的圖像可能是________。D4(3)按照(2)中的操作，此同學(xué)獲得的重力加速度將______。(選填“偏大”“偏小”或“不變”)偏大例5.(2024山東淄博實驗中學(xué)期中)在“用單擺測量重力加速度”的實驗中,某實驗小組在測量單擺的周期時,測得擺球N次全振動的總時間為Δt。在測量單擺的擺長時,先用毫米刻度尺測得擺線長度為l,再用游標(biāo)卡尺測得擺球的直徑為D?；卮鹣铝袉栴}:(1)為了減小測量周期的誤差,實驗時需要在適當(dāng)?shù)奈恢米饕粯?biāo)記,當(dāng)擺球通過該標(biāo)記時開始計時,該標(biāo)記應(yīng)該在擺球擺動軌跡的

。

A.最高點B.最低點C.任意位置B

(2)用題目中給出的字母表示出重力加速度大小為g=

。

(3)為了提高實驗的準(zhǔn)確度,在實驗中可多次改變擺長L,并測出相應(yīng)的周期T,從而得出幾組對應(yīng)的L和T的數(shù)值,以L為橫坐標(biāo),T2為縱坐標(biāo),作出T2-L圖線,但同學(xué)們不