粤教版高中物理选择性必修第一册第二章机械振动2.4用单摆测量重力加速度教学课(共23张ppt)

(共23张PPT)
第二章 机械振动
4 用单摆测量重力加速度
学习目标
1.明确用单摆测定重力加速度的原理和方法．　
2.学会用单摆测当地的重力加速度，学会减小实验误差的方法．　
3.知道如何选择实验器材，能熟练地使用秒表．
复习回顾
1、影响单摆周期的因素有哪些？
2、单摆周期的计算公式？
单摆的周期与摆长有关。摆长越长，周期越大；
小明家从佛山搬到北京去,搬家时把家中的传家宝大摆钟也带到北京去了. 问:（1）这个摆钟到北京后是否还准时 （2）若不准,是偏慢还是偏快 （3）如须调整应该怎样调节
用单摆测量重力加速度
解析
（1）不准时，因为重力加速度发生了变化；
（2）由于北京的重力加速度比佛山的重力加速度大，所以摆钟的周期变小，即偏快。
（3）将摆长稍微变长一些。
用单摆测量重力加速度

因此，通过实验方法测量出摆长L和周期T，即可计算得到当地的重力加速度。
回忆之前所学的可以测量重力加速度的方式有哪些？
用单摆测量重力加速度

二、实验器材
铁架台及铁夹、金属小球(上面有一个通过球心的小孔)、秒表、细线(长1 m左右)、刻度尺(最小刻度为mm)、游标卡尺．
用单摆测量重力加速度
三、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)将小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L′，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＝L′＋d/2即摆长．
(4)把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角小于5°，再释放小球．当摆球摆动稳定以后，在最低点位置（平衡位置）时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，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．
(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．
用单摆测量重力加速度
思考：
（1）单摆摆长是长些好还是短些好，为什么？
（2）为什么要保证摆球在竖直平面内摆动？测周期时为什么要测出单摆完成30~50次全振动的时间，再计算出平均完成一次全振动所用的时间（即单摆的振动周期）？
（3）记录振动次数时，为什么要以摆线通过平衡位置（最低点）处的标记为准？
用单摆测量重力加速度

五、误差分析
(1)本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求，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等．
(2)本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上．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．
(3)本实验中在长度(摆线长、摆球的直径)的测量时，读数读到毫米即可(即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米)；在时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在秒的十分位即可．
用单摆测量重力加速度
六、注意事项
(1)摆线要选1 m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＝2π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．
(7)要从平衡位置计时，不要从摆球到达最高点时开始计时．
(8)要准确记好摆动次数，不要多记或少记.
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A
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