2024-2025学年高二物理选择性必修第一册（配粤教版）课件 第2章 第4节 用单摆测量重力加速度.pptx

;;基础落实·必备知识全过关;;;三、实验步骤

1.让细线穿过金属小球上的小孔,在细线的一端打一个稍大一些的线结,制成一个单摆.

2.将铁夹固定在铁架台上端,铁架台放在实验桌边,使铁夹伸出桌面之外,然后把单摆上端固定在铁夹上,使摆球自由下垂.

3.用刻度尺量出悬线长L0,用游标卡尺测出摆球直径d,然后计算出悬点到球心的距离L=即摆长.?

4.将摆球从平衡位置拉开一个很小的角度,并使这个角小于5°,然后由静止释放摆球,使摆球在竖直平面内摆动.当摆球摆动稳定以后,在位置时,用秒表开始计时,测量单摆全振动30~50次的时间,然后求出一次全振动的时间,即单摆的振动周期.?;5.改变摆长,重做几次实验.

6.根据单摆的周期公式,计算出每次实验的重力加速度;求出几次实验得到的重力加速度的平均值,即本地区的重力加速度的值.

7.将测得的重力加速度数值与当地重力加速度数值加以比较,如有误差,分析产生误差的原因.

想一想如果摆球第1次经过最低点位置时数0,则摆球第N次经过最低点位置时,完成全振动的次数n是多少?;四、数据处理

1.公式法:实验测得摆长为L,全振动的次数为n、振动的总时间为t,代入公式g=,计算重力加速度g,然后取平均值.?

2.图像法:作出T2-L图像,由T2=可知T2-L图线是一条,其斜率k=,求出k,可得g=.?;五、误差分析

1.本实验系统误差主要来源于单摆模型本身,即悬点是否固定,球、线是否符合要求,振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的振动以及测量哪段长度作为摆长等.

2.本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量.要从摆球通过平衡位置开始计时,并采用倒数计时计数的方法,不能多记或漏记振动次数.为了减小偶然误差,进行多次测量后取平均值.;六、注意事项

1.摆线要选1m左右,不要过长或过短,太长测量不方便,太短摆动太快,不易计数.

2.摆长要悬挂好摆球后再测,不要先测摆长再系小球,因为悬挂摆球后细绳会发生形变.

3.计算摆长时要将摆线长加上摆球半径,不要把摆线长当作摆长.

4.摆球要选体积小、密度大的,不要选体积大、密度小的,这样可以减小空气阻力的影响.

5.摆角要小于5°(具体实验时可以小于15°),不要过大,因为摆角过大,单

摆的振动不再是简谐运动,公式T=就不再适用.

6.单摆要在竖直平面内摆动,不要使之成为圆锥摆.;;(4)如果在摆球第1次经过最低点位置时数1,则摆球第N次经过最低点位置时,摆球完成全振动的次数n=.();;;(2)选择好器材,将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,应采用图(选填“甲”或“乙”)所示的固定方式.?;(3)将单摆正确悬挂后进行如下操作,正确的是(选填选项前的字母,多选).?

A.测出摆线长作为单摆的摆长

B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动

C.在摆球经过平衡位置时开始计时

D.用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期

(4)测出悬点O到摆球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g=(用L、n、t表示).?;(5)某同学多次改变单摆的摆长L并测得相应的周期T,他根据测量数据画出了如图所示的图像,但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量.你认为横坐标所代表的物理量是(选填“L2”“L”或“”).如果该图线的斜率为k,则重力加速度g的表达式g=(用k表示).?;(6)某同学测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是(选填选项前的字母,多选).?

A.开始摆动时振幅较小

B.开始计时时,过早按下秒表

C.测量周期时,误将摆球29次全振动的时间记为30次全振动的时间

D.在测量完摆长之后悬挂点细线松动;解析(1)实验过程中摆线不能太短,应选择长约1m的细线作为摆线,故A正确,B错误;为减小实验误差,应选择密度大而体积小的球作为摆球,故应选择直径为1.8cm的钢球作为摆球,不选用直径为1.8cm的塑料球,故C错误,D正确.

(2)在该实验的过程中,悬点要固定,应采用题图乙所示的固定方式.

(3)摆线长度与摆球半径之和是单摆的摆长,故A错误;单摆在小角度下的运动为简谐运动,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动,故B正确;为减小测量误差,在摆球经过平衡位置时开始计时,故C正确;为减小测量误差,应测出n个周期的总时间t,然后求出周期为T=,用单摆完成1次全振动所用时间作为单摆的周期实验误差较大,故D错误.;开始计时时,过早按下秒表,周期偏大,则g偏小,即测得的重力加速度数值小于当地的重力加速度的实际值,故B正确;

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