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1、1用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度一、教学三维目标一、教学三维目标（一）知识与技能 1. 知道单摆摆动的等时性 2. 知道单摆测重力加速度的原理 （二）过程与方法 通过设置问题启发学生思考，使学生初步掌握思维方法。 让学生能够根据问题的要求和相关条件，构造有关的实验情景，优选实验原理和方案，确定 解决问题的实验程序，得出准确合理的结论。 促使学生深刻领悟实验原理、加深认识仪器的工作原理，在不同的实验情景下，创造性地灵 活运用实验知识和技能解决相关问题。 (三) 情感态度与价值观 （1）通过探究和设计活动，培养学生的合作精神、分享意识，以及关注社会、积极参与的意识。（2）培养学生实事求是
2、、精益求精、锲而不舍的探索精神。 （3）体会重力加速度在生活的应用，提高物理在生活中的应用意识。 （4）通过重力加速度在物理学中的各方面的涉及，体会物理学中的和谐美与统一美。增强学生 对科学的好奇心与求知欲，使学生乐于探究自然界奥秘。二、教学重点、教学重点 1单摆测定重力加速度的原理2. 单摆测重力加速度实验的应用 三、教学难点三、教学难点 单摆测重力加速度实验的应用四、教学过程四、教学过程1.1.实验目的：实验目的：学会用单摆测定当地重力加速度，正确熟练使用秒表。2.2.实验器材：实验器材：球心开有小孔的小金属球长度大于 1 米的细尼龙线铁夹铁架台游标卡尺米尺秒表3.3.实验原理：实验原理：
3、根据单摆周期公式 T=2gl /，得：g=224 Tl。据此，只要测得摆长l和周期T即可算出当地的重力加速度 g。4.4.实验步骤实验步骤1、用细线拴好小球，悬挂在铁架台上，使摆线自由下垂，如图 1。注意：线要细且不易伸长，球要用密度大且直径小的金属球，以减小空气阻力影响。摆线上端的悬点要固定不变，以防摆长改变。图 122、用米尺和游标卡尺测出单摆摆长。注意：摆长应为悬点到球心的距离，即 l=L+D/2；其中 L 为悬点到球面的摆线长，D 为球的直径。3、用秒表测出摆球摆动 30 次的时间 t，算出周期 T。注意：为减小记时误差，采用倒数计数法，即当摆球经过平衡位置时开始计数，“3，2，1，0
4、，1，2，3”数“0”时开始计时，数到“60”停止计时，则摆球全振动 30 次，T=t/30。计时从平衡位置开始是因为此处摆球的速度最大，人在判定它经过此位置的时刻，产生的计时误差较小。为减小系统误差，摆角 a 应不大于 10，这可以用量角器粗测。4、重复上述步骤，将每次对应的摆长 l、周期 T 填于表中，按公式 T=2gl /算出每次g，然后求平均值。实验记录物理量次 摆长 l（米）振动次 数 n（次）N 次历 时 t（秒）周期 T（秒）g=42l /T2（米 /秒2 ）g（米/ 秒2） 当地 g 1 2 3 注意：（1）为减小计算误差，不应先算 T 的平均值再求 g，而应先求出每次的 g
5、值再平均。（2）实验过程中：易混淆的是：摆通过平衡位置的次数与全振动的次数。易错的是：图象法求 g 值，gk 而是 g=42/k；T=t/n 和 T=t/（n-1）也经常错用，（前者是摆经平衡位置数“0”开始计时，后者是数“1”开始计时）。易忘的是：漏加或多加小球半径，悬点未固定；忘了多测几次，g 取平均值。5.5.实验结论实验结论从表中计算的 g 看，与查得的当地标准 g 值近似相等，其有效数字至少 3 位。6.6.实验变通实验变通3变通（1）：变器材，用教学楼阳台代替铁架台，用数米长的尼龙细线拴好的小挂锁代替摆球，用米尺只测量摆线的一段长度，用秒表测量周期 T 仍能测量当地重力加速度，其简
6、要方法如下：如下图所示，设阳台上的悬点为 O，挂锁的重心为 O在摆长上离挂锁附近作一红色标记 M，用米尺量 OM=L1，而 MO=L2，不必测量，则：T12=42（L1+L2）/g在悬点处放松（或收起）一段线，再量 OM=L2，MO=L0不变，则T2=42（L2+L0）/g由式得：g=42（L2+L1）/（T12-T22）（其中 T1、T2测量方法同上述方法）此实验也可以用 T2-l 图象法去求。变通（2）：变器材，变对象，在地球表面借助电视机，依据周期公式，用机械手表测月球表面自由落体的加速度 g月。有一位物理学家通过电视机观看宇航员登月球的情况，他发现在登月密封舱内悬挂着一个重物在那里微微
7、摆动，其悬绳长跟宇航员的身高相仿，于是他看了看自己的手表，记下了一段时间t 内重物经最低点的次数，就算出了 g月，已知他记下重物由第一次经最低点开始计时数到 n=30次的时间 t 为 1 分 12.5 秒，并估计绳长l约等于宇航员身高l。由 T=t/（n-1）/2和 T=2gl /计算出了 g月。7.7.练习练习（1）手表的秒针、分针和时针的角速度之比 1：2：3=？。 （2）一位同学用单摆做测定重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如下存在遗漏或错误的步骤，请指出这些步骤的字母并改正。测摆长 l，用米尺量出摆线的长度 L。 测周期 T：将摆线拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下秒表开
8、始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到第 60 次通过最低点时，按秒表停止计时，读出这段时间 t，算出 T=t/60。 将所测得的 l 和 T 代入 T=2gl /算出 g 作为实验的最后结果写入实验报告中去。 4（3）如下图所示，某同学用单摆测重力加速度时，将一根麻绳系住一个直径约为 4 厘米的木质圆球，上端缠绕在水平放置的较粗的圆棒上，当木球悬挂静止时，用米尺测得绳上悬点到球皮的距离约为 10 厘米，此后，将木球沿与圆棒垂直的方向拉至 A 处，使摆线与铅直方向的夹角为60，释放小球开始计时，待木球第一次到达另一边的最高点时，停止秒表，他将这段时间作为T，然后将所测得的 l、T
9、 代入 T=2gl /中求出 g 值，请指出这位同学的操作错误之处。附：附：秒表构造：1、外壳按钮：使指针启动、停止和回零，如下图所示。 2、表盘刻度：秒针指示大圆周的刻度，其最小分度值常见为 0.1 秒、0.2 秒或 0.5 秒；秒钟转一周历时 30 秒；分针指示小圆周的刻度，其最小分度值常见为 0.1 分或 0.5 分，分针转一周历时 15 分。 秒表的工作原理：机械秒表靠发条转动力矩通过内部齿轮驱动调节器调节摆动的秒针和分针，即将发条的弹性势能转化为动能，使指针摆动。秒表的读数：不足 30 秒即秒针转不到一周时，直接读大圆周上秒针所指的黑体分度值，因为大圆周上有红、黑两种字体，黑字 0 30，红字 0 60，意思是秒针转两周才 60 秒；同理分析所指的小圆周上也有两种字体，黑字 0 15，红字 0 30，分针转两周才 30 分；通常是分针读红字，秒针读红字，分针读黑字，秒针读黑字，记时为两个示数之和。秒表的使用方法：A按钮开始记时，分针、秒针都启动。B按钮停止记时，分针、秒针都停止。C按钮分针、秒针回“0”位，此时在使用有两个按钮的表时，应按“0”位侧边的钮。注意事项：A上发条不宜紧，用完后不必松发条。B计时中途不可按钮。C防止打击和强烈振动。D切勿放在磁铁附近。 （如收录机、电视机旁） 。5【教学反思教学反思】:】:
