物理人教版（2019）选择性必修第一册 2.5实验：用单摆测量重力加速度 课件（共19张PPT）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册 2.5实验：用单摆测量重力加速度 课件（共19张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 13.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-10-31 09:33:44 | ||
图片预览
文档简介
(共19张PPT)
5 实验：用单摆测量重力加速度
第二章 机械振动
新课引入
小明从厦门搬家到北京去，搬家时把家中漂亮的摆钟也带到北京去了。但是到了北京之后发现摆钟计时不准了，而在厦门的时候是很准的。但经过检查鉴定摆钟的质量是没有问题的。
不准时是因为重力加速度发生了变化；由于北京的重力加速度比厦门的大，所以摆钟的周期变小，即偏快。
T=2π
新课引入
了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。
思考：
求重力加速度的方法有哪些？
根据自由落体运动公式h= gt2求解
这节课我们利用单摆周期公式来测量重力加速度。
根据平抛运动求解
……
一、实验原理
当摆角较小时(不超过5°)，单摆做简谐运动，根据其周期公式
T=2π
g=
问题1 应选择什么样的材料来制作单摆？
二、实验装置
提示：选择材料时，应选择细而不易伸长的线，长度一般在1 m左右
小球应选密度较大、直径较小的金属球。
问题2 应该如何选择悬挂方式？
二、实验装置
图1 实验装置
如图所示，在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上，就制成一个单摆。
长约1米的细线、小铁球、铁架台（带铁夹）、停表、游标卡尺、米尺
问题3 实验中需要测量的物理量有哪些？
提示：摆线长L、摆球的直径 d和振动周期 T。
三、物理量的测量
d
摆长 L线+
1.摆长的测量
(1)用米尺量出悬线长L线。
(2)用游标卡尺测摆球直径，算出半径r。
0
5
10
0
1
线
问题4 测量周期时，应在摆球到达哪个位置时开始计时？
三、物理量的测量
问题5 单摆的周期往往是一个较小的数值，如何较为准确地测量单摆的周期？
提示：在摆球经平衡位置时开始计时（最大位移不易观察）。
提示：用秒表测量单摆完成n次全振动所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期，即：T＝t/n。
2.周期的测量
三、物理量的测量
2.周期的测量
0
31
2
33
4
35
6
37
8
39
41
10
43
12
14
45
16
47
18
49
20
51
22
53
24
26
55
57
28
59
0
1
2
6
7
8
9
10
11
3
4
5
12
13
14
把单摆从平衡位置拉开一个角度(＜5o)放开；
当小球经过最低点时开始计时(计时结束)；
测量n次全振动的时间t。
测量方法
周期为T=
实验中的注意事项
（1）选材：摆线应选择细、轻且不易伸长的线（长度为1 m左右）；
小球应选用密度较大、直径较小的金属球。
（3）操作：单摆悬线的上端应当固定牢固，不可随意卷在铁架台的横杆上，
以免摆动时摆长改变；
注意应使摆线偏离竖直方向的角度不超过5°；要使摆球保持在同
一个竖直平面内摆动，不可形成圆锥摆。
（2）摆长测量：用毫米刻度尺测出摆线长度l线，用游标卡尺测量出摆球的
直径d，则单摆的摆长l＝l线＋ 。
四、实验操作
（5）改变摆长多次测量：将单摆的摆长变短或变长，重复实验三次，测
出相应的摆长Z和周期T。
（4）周期的测量：用秒表测出单摆做n（30～50）次全振动所用的时间t，
则周期T＝ 。测量时应从摆球通过平衡位置时开始计时、计数。
四、实验操作
四、实验操作
五、数据分析
每改变一次摆长，将相应的L和T代入公式 中求出g值，最后求出g的平均值。设计如表所示实验表格
实验次数 摆长l(m) 周期T(s) 重力加速度g(m/s2) g的平均值
1
2 3 平均值法：
五、数据分析
1.0
4
3
2
0.8
0.5
0
l/m
T2/s2
图像法处理数据：
g=
T2= L
作出T2-L图像：
斜率k =
g=
如果要求用图像法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？
思考：
六、误差分析
1．系统误差
主要来自于单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，摆球和摆长
是否符合要求，最大摆角是否不超过5，是否在同一竖直平面内摆动等。
2．偶然误差
（1）主要来自于时间测量，测量时间时要求从摆球通过平衡位置开始计
时，在记次数时不能漏记或多记。同时应多次测量，再对多次测量结
果求平均值。
（2）测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差。
课堂小结
用单摆测量重力加速度
实验思路
实验装置
物理量的测量
数据处理
T=2π
g=
选择细轻又不易伸长的线
金属球的密度应较大，直径应较小
公式法，求平均值
图像法，做T2-L图像
测量摆长L和周期T
典题剖析
例1 (多选)在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是( )
A．摆球以选密度大，体积小的小球为好；
B．长以0.25米为宜； C．摆角应小于5°；
D．摆线的悬点要固定，才不会在摆动中出现移动或晃动 ；
E．要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动 ；
F．测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时
①A、B、C、D项正确 ②只有E、F项正确
③ACDEF正确 ④都正确
解析：为了减小空气阻力的影响，摆球应选密度大，体积小的小球，A对；只有当摆角很小时，一般小于150，单摆的运动才可以看作简谐运动，C对；悬点要固定好，要在竖直面内摆动，D、E对；测量周期时，小球到达最高点的时刻不易把握，应在小球过最低点时开始计时，F对。
③
典题剖析
例2 (多选)某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是( )
A. 摆球质量太大了
B. 量摆长时从悬点量到球的最下端
C. 计算摆长时忘记把小球半径加进去
D. 计算周期时，将(n-1)次全振动误记为n次全振动
BD
解析：摆球质量不影响周期，A错。
测量摆长时l偏大则g偏大，l偏小则g偏小，故B对；C错；将(n-1)次误记为n次则g偏大，D对。
据单摆周期公式 得
课后作业
1.P52思考与讨论
2.P53练习与应用、能力培养与测试。
5 实验：用单摆测量重力加速度
第二章 机械振动
新课引入
小明从厦门搬家到北京去，搬家时把家中漂亮的摆钟也带到北京去了。但是到了北京之后发现摆钟计时不准了，而在厦门的时候是很准的。但经过检查鉴定摆钟的质量是没有问题的。
不准时是因为重力加速度发生了变化；由于北京的重力加速度比厦门的大，所以摆钟的周期变小，即偏快。
T=2π
新课引入
了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。
思考：
求重力加速度的方法有哪些？
根据自由落体运动公式h= gt2求解
这节课我们利用单摆周期公式来测量重力加速度。
根据平抛运动求解
……
一、实验原理
当摆角较小时(不超过5°)，单摆做简谐运动，根据其周期公式
T=2π
g=
问题1 应选择什么样的材料来制作单摆？
二、实验装置
提示：选择材料时，应选择细而不易伸长的线，长度一般在1 m左右
小球应选密度较大、直径较小的金属球。
问题2 应该如何选择悬挂方式？
二、实验装置
图1 实验装置
如图所示，在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上，就制成一个单摆。
长约1米的细线、小铁球、铁架台（带铁夹）、停表、游标卡尺、米尺
问题3 实验中需要测量的物理量有哪些？
提示：摆线长L、摆球的直径 d和振动周期 T。
三、物理量的测量
d
摆长 L线+
1.摆长的测量
(1)用米尺量出悬线长L线。
(2)用游标卡尺测摆球直径，算出半径r。
0
5
10
0
1
线
问题4 测量周期时，应在摆球到达哪个位置时开始计时？
三、物理量的测量
问题5 单摆的周期往往是一个较小的数值，如何较为准确地测量单摆的周期？
提示：在摆球经平衡位置时开始计时（最大位移不易观察）。
提示：用秒表测量单摆完成n次全振动所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期，即：T＝t/n。
2.周期的测量
三、物理量的测量
2.周期的测量
0
31
2
33
4
35
6
37
8
39
41
10
43
12
14
45
16
47
18
49
20
51
22
53
24
26
55
57
28
59
0
1
2
6
7
8
9
10
11
3
4
5
12
13
14
把单摆从平衡位置拉开一个角度(＜5o)放开；
当小球经过最低点时开始计时(计时结束)；
测量n次全振动的时间t。
测量方法
周期为T=
实验中的注意事项
（1）选材：摆线应选择细、轻且不易伸长的线（长度为1 m左右）；
小球应选用密度较大、直径较小的金属球。
（3）操作：单摆悬线的上端应当固定牢固，不可随意卷在铁架台的横杆上，
以免摆动时摆长改变；
注意应使摆线偏离竖直方向的角度不超过5°；要使摆球保持在同
一个竖直平面内摆动，不可形成圆锥摆。
（2）摆长测量：用毫米刻度尺测出摆线长度l线，用游标卡尺测量出摆球的
直径d，则单摆的摆长l＝l线＋ 。
四、实验操作
（5）改变摆长多次测量：将单摆的摆长变短或变长，重复实验三次，测
出相应的摆长Z和周期T。
（4）周期的测量：用秒表测出单摆做n（30～50）次全振动所用的时间t，
则周期T＝ 。测量时应从摆球通过平衡位置时开始计时、计数。
四、实验操作
四、实验操作
五、数据分析
每改变一次摆长，将相应的L和T代入公式 中求出g值，最后求出g的平均值。设计如表所示实验表格
实验次数 摆长l(m) 周期T(s) 重力加速度g(m/s2) g的平均值
1
2 3 平均值法：
五、数据分析
1.0
4
3
2
0.8
0.5
0
l/m
T2/s2
图像法处理数据：
g=
T2= L
作出T2-L图像：
斜率k =
g=
如果要求用图像法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？
思考：
六、误差分析
1．系统误差
主要来自于单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，摆球和摆长
是否符合要求，最大摆角是否不超过5，是否在同一竖直平面内摆动等。
2．偶然误差
（1）主要来自于时间测量，测量时间时要求从摆球通过平衡位置开始计
时，在记次数时不能漏记或多记。同时应多次测量，再对多次测量结
果求平均值。
（2）测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差。
课堂小结
用单摆测量重力加速度
实验思路
实验装置
物理量的测量
数据处理
T=2π
g=
选择细轻又不易伸长的线
金属球的密度应较大，直径应较小
公式法，求平均值
图像法，做T2-L图像
测量摆长L和周期T
典题剖析
例1 (多选)在做“用单摆测定重力加速度的实验”中为了减小误差，应注意的事项是( )
A．摆球以选密度大，体积小的小球为好；
B．长以0.25米为宜； C．摆角应小于5°；
D．摆线的悬点要固定，才不会在摆动中出现移动或晃动 ；
E．要使单摆在竖直平面内摆动，不得使其形成锥形摆或摆球转动 ；
F．测量周期时，应从摆球通过最低点时开始计时
①A、B、C、D项正确 ②只有E、F项正确
③ACDEF正确 ④都正确
解析：为了减小空气阻力的影响，摆球应选密度大，体积小的小球，A对；只有当摆角很小时，一般小于150，单摆的运动才可以看作简谐运动，C对；悬点要固定好，要在竖直面内摆动，D、E对；测量周期时，小球到达最高点的时刻不易把握，应在小球过最低点时开始计时，F对。
③
典题剖析
例2 (多选)某同学测定的g的数值比当地公认值大，造成的原因可能是( )
A. 摆球质量太大了
B. 量摆长时从悬点量到球的最下端
C. 计算摆长时忘记把小球半径加进去
D. 计算周期时，将(n-1)次全振动误记为n次全振动
BD
解析：摆球质量不影响周期，A错。
测量摆长时l偏大则g偏大，l偏小则g偏小，故B对；C错；将(n-1)次误记为n次则g偏大，D对。
据单摆周期公式 得
课后作业
1.P52思考与讨论
2.P53练习与应用、能力培养与测试。