人教版2019高中物理选择性必修一2.5实验：用单摆测量重力加速度 课件(共16张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版2019高中物理选择性必修一2.5实验：用单摆测量重力加速度 课件(共16张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-09-24 08:02:24 | ||
图片预览
文档简介
(共16张PPT)
2.4 用单摆测重力加速度
第二章 机械振动
用单摆测重力加速度
1. 实验目的
利用单摆测定当地的重力加速度，巩固和加深对单摆周期公式的理解
2. 实验原理
单摆在偏角很小时，可看成简谐运动，其固有周期
通过实验测得摆长 l 和周期T，以此计算当地的重力加速度
3. 实验器材
铁架台及铁夹，金属小球（最好上面有一个通过球心的小孔)，秒表，细线(1m 左右)，刻度尺（最小刻度为mm),游标卡尺.
用单摆测重力加速度
4. 实验步骤
①让细线穿过球上的小孔，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用刻度尺测量单摆的摆长（摆线静止悬挂时从悬点到球心间的距离).
④把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角不太大，再释放小球.当摆球摆动稳定以后，过最低位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30 次（或50 次）的时间，求出1 次全振动的时间，即单摆的振动周期.
⑤改变摆长，反复测量三次，将算出的周期 T 及测得的摆长L 代入公式 ，计算重力加速度然后求g的平均值
用单摆测重力加速度
5. 数据分析
①平均值法：每改变一次摆长L ，都记录对应的周期 T ，带入方程 计算重力加速度g，然后求平均值
②图像法：由 得 ，以 T2 为纵轴，以 L 为横轴，做出图像，得到图像斜率为 ，即可求出重力加速度g的大小
用单摆测重力加速度
6. 注意事项
①细线的选择：细且不易伸长的线，长度不少于1m
②摆球的选择：密度大的金属球，直径小于2cm
④悬线的固定：不能缠绕在铁架台上，应当用铁夹固定，防止摆长发生该变
⑤摆球的摆动：角度不能超过5°，要保持在一个竖直平面内，不能是圆锥摆
⑥计时方式：计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要测30 次到50 次全振动的时间，用取平均值的办法求周期
③摆长的计算：摆长为悬点到小球球心的距离，一般为L=L'+D/2
用单摆测重力加速度
7. 误差分析
①系统误差：悬点没有固定好、摆动过程是圆锥摆、细线有弹性等
②偶然误差：时间测量误差、摆长测量误差、小球直径测量误差等
8. 秒表的使用
如图甲、乙所示，表盘内有两个大小不等的圆周
大圆周一圈为30s，最小刻度0.1s
小圆周一圈为15min，最小刻度0.5min
所测时间=0.5min×小圆周读数+大圆周读数
不估读
练习1
实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验.
(1)测出悬点O到小球球心的距离(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)
(2)实验时除用到停表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的 .
A.长约1 m的细线
B.长约1 m的橡皮绳
C.直径约1 cm的均匀铁球
D.直径约10 cm的均匀木球
AC
(3)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
中所示的固定方式.
乙
(4)某实验小组组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示，这样做的目的是 .(填选项前的字母)
A.保持摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
练习1
AC
(5)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得从悬点到摆球的最低端的长度L＝0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为 mm.
12.0
(6)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是 .(填选项前的字母)
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.用停表测量摆球完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期
练习1
BC
(7)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，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_____，若图线斜率为k，则重力加速度g＝ (用k表示).
(8)乙同学测得的重力加速度数值大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 .(填选项前的字母)
A.开始摆动时振幅较小
B.开始计时时，过早按下停表
C.测量周期时，误将摆球(n－1)次全振动的时间记为n次全振动的时间
D.测量摆长时，以悬点到小球下端边缘的距离为摆长
练习1
CD
实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验.
(1)实验室有如下器材可供选用：
A.长约1 m的细线
B.长约1 m的橡皮绳
C.直径约2 cm的铁球
D.直径约2 cm的塑料球
E.米尺
F.时钟
G.秒表
实验时需要从上述器材中选择：________.(填写器材前面的字母)
练习2
ACEG
(2)在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上.
②测得摆线长度，作为单摆的摆长.
③在偏角小于5°的位置将小球由静止释放.
④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆的振动周期T＝ .
⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小.
其中有一处操作不妥当，是________.(填写操作步骤前面的序号)
练习2
②
(4)实验后同学们进行了反思，他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角小于5°.请你简要说明其中的原因：_______.
练习2
只有摆角很小时，单摆的运动才能被近似当做简谐运动
(3)发现(2)中操作步骤的不妥之处后，他们做了如下改进：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度L1、L2和对应的周期T1、T2，通过计算也能得到重力加速度的大小.请你写出该
测量值的表达式g＝__________.
(1)造成图线不过坐标原点的原因可能是
练习3
测摆长时漏掉了小球的半径
在“用单摆测量重力加速度”的实验中，只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出T2－L图像，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2－L图线是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图所示：
(2)由图像求出的重力加速度g＝_____ m/s2(取π2＝9.87).
9.87
(3)如果测得的g值偏小，可能的原因是____.
A.测摆长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时时，秒表过迟按下
D.实验时误将49次全振动记为50次
练习3
B
在“用单摆测量重力加速度”的实验中，只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出T2－L图像，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2－L图线是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图所示：
练习4
在“用单摆测量重力加速度”的实验中，只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出T2－L图像，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2－L图线是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图所示：
2.4 用单摆测重力加速度
第二章 机械振动
用单摆测重力加速度
1. 实验目的
利用单摆测定当地的重力加速度，巩固和加深对单摆周期公式的理解
2. 实验原理
单摆在偏角很小时，可看成简谐运动，其固有周期
通过实验测得摆长 l 和周期T，以此计算当地的重力加速度
3. 实验器材
铁架台及铁夹，金属小球（最好上面有一个通过球心的小孔)，秒表，细线(1m 左右)，刻度尺（最小刻度为mm),游标卡尺.
用单摆测重力加速度
4. 实验步骤
①让细线穿过球上的小孔，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用刻度尺测量单摆的摆长（摆线静止悬挂时从悬点到球心间的距离).
④把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角不太大，再释放小球.当摆球摆动稳定以后，过最低位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30 次（或50 次）的时间，求出1 次全振动的时间，即单摆的振动周期.
⑤改变摆长，反复测量三次，将算出的周期 T 及测得的摆长L 代入公式 ，计算重力加速度然后求g的平均值
用单摆测重力加速度
5. 数据分析
①平均值法：每改变一次摆长L ，都记录对应的周期 T ，带入方程 计算重力加速度g，然后求平均值
②图像法：由 得 ，以 T2 为纵轴，以 L 为横轴，做出图像，得到图像斜率为 ，即可求出重力加速度g的大小
用单摆测重力加速度
6. 注意事项
①细线的选择：细且不易伸长的线，长度不少于1m
②摆球的选择：密度大的金属球，直径小于2cm
④悬线的固定：不能缠绕在铁架台上，应当用铁夹固定，防止摆长发生该变
⑤摆球的摆动：角度不能超过5°，要保持在一个竖直平面内，不能是圆锥摆
⑥计时方式：计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要测30 次到50 次全振动的时间，用取平均值的办法求周期
③摆长的计算：摆长为悬点到小球球心的距离，一般为L=L'+D/2
用单摆测重力加速度
7. 误差分析
①系统误差：悬点没有固定好、摆动过程是圆锥摆、细线有弹性等
②偶然误差：时间测量误差、摆长测量误差、小球直径测量误差等
8. 秒表的使用
如图甲、乙所示，表盘内有两个大小不等的圆周
大圆周一圈为30s，最小刻度0.1s
小圆周一圈为15min，最小刻度0.5min
所测时间=0.5min×小圆周读数+大圆周读数
不估读
练习1
实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验.
(1)测出悬点O到小球球心的距离(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)
(2)实验时除用到停表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的 .
A.长约1 m的细线
B.长约1 m的橡皮绳
C.直径约1 cm的均匀铁球
D.直径约10 cm的均匀木球
AC
(3)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
中所示的固定方式.
乙
(4)某实验小组组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示，这样做的目的是 .(填选项前的字母)
A.保持摆动过程中摆长不变
B.可使周期测量得更加准确
C.需要改变摆长时便于调节
D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
练习1
AC
(5)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得从悬点到摆球的最低端的长度L＝0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为 mm.
12.0
(6)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是 .(填选项前的字母)
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.用停表测量摆球完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期
练习1
BC
(7)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，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_____，若图线斜率为k，则重力加速度g＝ (用k表示).
(8)乙同学测得的重力加速度数值大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 .(填选项前的字母)
A.开始摆动时振幅较小
B.开始计时时，过早按下停表
C.测量周期时，误将摆球(n－1)次全振动的时间记为n次全振动的时间
D.测量摆长时，以悬点到小球下端边缘的距离为摆长
练习1
CD
实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验.
(1)实验室有如下器材可供选用：
A.长约1 m的细线
B.长约1 m的橡皮绳
C.直径约2 cm的铁球
D.直径约2 cm的塑料球
E.米尺
F.时钟
G.秒表
实验时需要从上述器材中选择：________.(填写器材前面的字母)
练习2
ACEG
(2)在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：
①将单摆上端固定在铁架台上.
②测得摆线长度，作为单摆的摆长.
③在偏角小于5°的位置将小球由静止释放.
④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆的振动周期T＝ .
⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小.
其中有一处操作不妥当，是________.(填写操作步骤前面的序号)
练习2
②
(4)实验后同学们进行了反思，他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角小于5°.请你简要说明其中的原因：_______.
练习2
只有摆角很小时，单摆的运动才能被近似当做简谐运动
(3)发现(2)中操作步骤的不妥之处后，他们做了如下改进：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度L1、L2和对应的周期T1、T2，通过计算也能得到重力加速度的大小.请你写出该
测量值的表达式g＝__________.
(1)造成图线不过坐标原点的原因可能是
练习3
测摆长时漏掉了小球的半径
在“用单摆测量重力加速度”的实验中，只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出T2－L图像，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2－L图线是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图所示：
(2)由图像求出的重力加速度g＝_____ m/s2(取π2＝9.87).
9.87
(3)如果测得的g值偏小，可能的原因是____.
A.测摆长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时时，秒表过迟按下
D.实验时误将49次全振动记为50次
练习3
B
在“用单摆测量重力加速度”的实验中，只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出T2－L图像，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2－L图线是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图所示：
练习4
在“用单摆测量重力加速度”的实验中，只要测出多组单摆的摆长L和运动周期T，作出T2－L图像，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2－L图线是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图所示：