2.5实验：用单摆测量重力加速度 课件（24张PPT) 高二上学期物理 人教版（2019） 选择性必修第一册

(共24张PPT)
人教版 高中物理选择性必修一
实验:用单摆测量重力加速度
2.5
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。
求重力加速度的方法有哪些？
新课引入
理论上，与重力相关的物理现象都可以用来测量g。
上一节课我们学习了单摆周期公式，单摆周期公式里边有g，那么我们能不能利用周期公式来测量当地的重力加速度呢？
01
实验思路
实验思路
当单摆摆角很小（θ<5°）时，可将单摆视作简谐运动
重力加速度：
单摆的周期：
实验目的：
用单摆测量重力加速度
实验原理：
测量摆长
测量周期
02
实验装置
实验装置
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。将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，方便使用不同长度的摆线。
实验器材
PK
实验器材
PK
实验器材
PK
有弹力
无弹力
1. 长约1m的细线（质量不计，不可伸长）
2. 带孔的小铁球（体积小，质量大）
3. 带有铁夹的铁架台
4. 毫米刻度尺
5. 秒表
6. 游标卡尺
0
5
10
0
1
实验器材
03
物理量的测量
物理量的测量
测摆长：
摆长
(1)在摆球自然下垂的情况下，用刻度尺量出悬线长l0；
(2)用游标卡尺测摆球直径d
l0
0
5
10
0
1
物理量的测量
测周期：
0
1
2
3
T=
将单摆从平衡位置拉开一个小角度(摆角小于5°)，然后释放摆球让单摆在竖直平面内摆动。当单摆摆动稳定后，过平衡位置时开始计时，测量30～50次全振动的时间。计算出完成一次全振动的时间，即为单摆的振动周期T。
04
实验步骤
实验步骤
05
数据分析
数据分析
平均值法：多次测量取平均值
改变摆长，重复实验，测量相应的摆长l 和周期T
将摆长l和周期T代入公式，求出g值
计算重力加速度g的平均值
实验次数 摆长l(m) 周期T(s) 加速度g(m/s2) g的平均值
1
2
3
数据分析
作出图像，即以T 2为纵轴，以l为横轴。
数据分析
作出图像，即以T 2为横轴，以l为纵轴。
斜率k=
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。
误差分析
2.偶然误差
测量误差
(1)测量摆长时引起的误差
①若在未悬挂摆球前测量了摆长、摆线拉得过紧、测量了摆线长后却误加了直径等，会使实际的摆长偏小；
②若悬点未固定好，摆球摆动过程中出现松动，测量了摆线长漏加了摆球半径等，使实际的摆长偏大。
(2)测量周期时引起的误差
①由于测量全振动次数错误造成误差。
②开始计时或停止计时时过早或过迟按下停表。
③计量单摆的全振动次数时，不从摆球通过最低点(平衡位置)时开始计时，容易产生较大的计时误差。
误差分析
3.图像法
L
L
误差来源：摆长没加小球半径
误差来源：摆长多加小球半径
利用斜率求g没有误差
用单摆测量重力加速度
实验装置
注意事项
实验思路
数据分析
公式法、图像法
实验步骤
误差分析
系统误差、偶然误差、减小误差的方法
课堂小结
人教版 高中物理必修三
感谢观看
2.5