《2023年新教材高中物理第2章机械振动5实验：用单摆测量重力加速度课件新人教版选择性必修第一册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2023年新教材高中物理第2章机械振动5实验：用单摆测量重力加速度课件新人教版选择性必修第一册（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章机械振动5实验：用单摆测量重力加速度知识导图知识导图课前自主预习1实验目的实验目的利利用用单单摆摆测测定定当当地地的的重重力力加加速速度度，巩巩固固和和加加深深对对单单摆摆周周期期公公式式的的理理解解2实验原理实验原理3实验器材实验器材铁铁架架台台及及铁铁夹夹、金金属属小小球球(上上面面有有一一个个通通过过球球心心的的小小孔孔)、秒秒表表、细细线线(长长1 m左右左右)、刻度尺、刻度尺(最小刻度为最小刻度为1 mm)、游标卡尺、游标卡尺4实验步骤实验步骤(1)在在细细线线的的一一端端打打一一个个比比小小球球上上的的孔孔径径稍稍大大一一些些的的结结，将将细细线线穿穿过过球上的小孔球上的小孔
2、(2)将将小小铁铁夹夹固固定定在在铁铁架架台台上上端端，铁铁架架台台放放在在实实验验桌桌边边，使使铁铁夹夹伸伸出出桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂(4)把把此此单单摆摆从从平平衡衡位位置置拉拉开开一一个个角角度度，并并使使这这个个角角小小于于5，再再释释放放小小球球当当摆摆球球摆摆动动稳稳定定以以后后，在在最最低低点点位位置置时时，用用秒秒表表开开始始计计时时，测测量量单单摆摆全全振振动动30次次(或或50次次)的的时时间间，然然后后求求出出一一次次全全振振动动的的时时间间，即即单单摆摆的振动周期的振动周期(5)改变摆长，
3、重做几次改变摆长，重做几次(6)根根据据单单摆摆的的周周期期公公式式，计计算算出出每每次次实实验验的的重重力力加加速速度度；求求出出几几次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)将将测测得得的的重重力力加加速速度度数数值值与与当当地地重重力力加加速速度度数数值值加加以以比比较较，如如有有误差，分析产生误差的原因误差，分析产生误差的原因5数据处理数据处理6注意事项注意事项(1)摆摆线线要要选选1 m左左右右，不不要要过过长长或或过过短短，太太长长测测量量不不方方便便，太太短短摆摆动太快，不易计数动太快，不易计数(2)摆摆
4、长长要要悬悬挂挂好好摆摆球球后后再再测测，不不要要先先测测摆摆长长再再系系小小球球，因因为为悬悬挂挂摆摆球后细绳会发生形变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)摆摆球球要要选选体体积积小小、密密度度大大的的，不不要要选选体体积积大大、密密度度小小的的，这这样样可可以减小空气阻力的影响以减小空气阻力的影响(6)单摆要在竖直平面内摆动，不要使之成为圆锥摆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要从平衡位置计时，不要从摆球到达最高点时开始计时(8
5、)要准确记好摆动次数，不要多记或少记要准确记好摆动次数，不要多记或少记7误差分析误差分析(1)本本实实验验系系统统误误差差主主要要来来源源于于单单摆摆模模型型本本身身是是否否符符合合要要求求，即即悬悬点点是是否否固固定定；球球、线线是是否否符符合合要要求求；振振动动是是圆圆锥锥摆摆还还是是同同一一竖竖直直平平面面内内的的振动以及测量哪段长度作为摆长等振动以及测量哪段长度作为摆长等(2)本本实实验验偶偶然然误误差差主主要要来来自自时时间间(即即单单摆摆周周期期)的的测测量量上上要要从从摆摆球球通通过过平平衡衡位位置置开开始始计计时时，并并采采用用倒倒数数计计时时计计数数的的方方法法，不不能能多多
6、记记或或漏漏记记振动次数为了减小偶然误差，可进行多次测量后取平均值振动次数为了减小偶然误差，可进行多次测量后取平均值(3)本本实实验验中中在在长长度度(摆摆线线长长、摆摆球球的的直直径径)的的测测量量时时，读读数数读读到到毫毫米米即即可可(即即使使用用游游标标卡卡尺尺测测摆摆球球直直径径也也只只需需读读到到毫毫米米)；在在时时间间的的测测量量中中，秒表读数的有效数字的末位在秒的十分位即可秒表读数的有效数字的末位在秒的十分位即可课堂重难探究例例1(1)在在用用单单摆摆测测定定重重力力加加速速度度的的实实验验中中，应应选选用用的的器器材材为为_A1 m长的细线长的细线B1 m长的粗线长的粗线C10
7、 cm长的细线长的细线D泡沫塑料小球泡沫塑料小球E小铁球小铁球F秒表秒表G时钟时钟H厘米刻度尺厘米刻度尺I毫米刻度尺毫米刻度尺J游标卡尺游标卡尺实验原理与操作实验原理与操作(2)在在该该实实验验中中，单单摆摆的的摆摆角角应应_，从从摆摆球球经经过过_开开始始计计时时，测测出出n次次全全振振动动的的时时间间为为t，用用毫毫米米刻刻度度尺尺测测出出摆摆线线长长为为L，用用游游标标卡卡尺尺测测出出摆摆球球的的直直径径为为d.用用上上述述物物理理量量的的符符号号表表示示重重力力加加速速度度的的表表达式为达式为g_.【解解析析】(1)摆摆线线要要用用不不易易伸伸长长的的细细线线，一一般般不不应应短短于于
8、1米米，选选A；小小球球应应是是密密度度较较大大，直直径径较较小小的的金金属属球球，选选E；计计时时仪仪器器宜宜选选用用秒秒表表F；测摆长应选用毫米刻度尺测摆长应选用毫米刻度尺I，用游标卡尺测摆球的直径，用游标卡尺测摆球的直径变变式式1在在“利用单摆测重力加速度利用单摆测重力加速度”的实验中：的实验中：(1)从下列器材中选用最合适的器材从下列器材中选用最合适的器材(填写器材代号填写器材代号)_A小铁球小铁球B小塑料球小塑料球C20 cm长的细线长的细线D100 cm长的细线长的细线E手表手表F时钟时钟G秒表秒表(2)关于实验步骤，下列说法正确的是关于实验步骤，下列说法正确的是()A为为了了方方
9、便便测测量量摆摆长长，可可以以将将单单摆摆放放在在水水平平桌桌面面上上用用力力拉拉紧紧后后再再测量测量B测量摆长时可以先测出摆线的长度，再加上摆球的半径测量摆长时可以先测出摆线的长度，再加上摆球的半径C偏偏角角不不要要超超过过5，将将摆摆球球拉拉到到最最大大位位移移处处释释放放同同时时快快速速按按下下秒秒表开始计时表开始计时D为为了了精精确确测测量量单单摆摆的的周周期期，起起码码要要测测量量小小球球做做100次次全全振振动动所所用用的时间的时间(3)某某同同学学实实验验时时改改变变摆摆长长，测测出出多多组组摆摆长长L和和对对应应的的周周期期T的的数数据据，作作出出LT2图图线线，得得到到一一条
10、条过过原原点点的的直直线线，如如果果直直线线的的斜斜率率为为k，则则求求得得重力加速度重力加速度g_.但但实实际际操操作作时时，该该同同学学漏漏加加了了小小球球半半径径，如如果果他他仍仍作作出出LT2 图图线线，通通过过直直线线斜斜率率来来计计算算重重力力加加速速度度，则则测测量量结结果果将将_(填填“偏偏大大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)【答案】【答案】(1)ADG(2)B(3)42k不变不变【解解析析】(1)实实验验中中需需要要的的器器材材有有：A小小铁铁球球；D100 cm长长的的细细线；线；G.秒表秒表(2)实实验验中中单单摆摆摆摆长长等等于于摆摆球球半半径径与与摆摆线线长长度度
11、之之和和，应应先先用用游游标标卡卡尺尺测测出出摆摆球球直直径径；然然后后把把单单摆摆悬悬挂挂好好，再再用用米米尺尺测测出出单单摆摆自自然然下下垂垂时时摆摆线线长长度度，摆摆球球半半径径与与摆摆线线长长度度之之和和是是单单摆摆摆摆长长，故故A错错误误，B正正确确；偏偏角角不不要要超超过过5，以以保保证证单单摆摆做做简简谐谐振振动动；将将摆摆球球拉拉到到最最大大位位移移处处释释放放，等等摆摆球球到到达达最最低低点点时时快快速速按按下下秒秒表表开开始始计计时时，C错错误误；为为了了精精确确测测量量单单摆摆的的周周期期，可可测测几几十十次次全全振振动动所所用用的的时时间间t，但但不不强强制制要要求求大
12、大于于100次次，D错错误误例例2在做在做“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验时：的实验时：(1)用摆长用摆长l和周期和周期T计算重力加速度的公式是计算重力加速度的公式是g_.(2)如如果果已已知知摆摆球球直直径径为为2.00 cm，让让刻刻度度尺尺的的零零点点对对准准摆摆线线的的悬悬点点，摆线竖直下垂，如图甲所示，那么单摆摆长是摆线竖直下垂，如图甲所示，那么单摆摆长是_(3)如如果果测测定定了了40次次全全振振动动的的时时间间如如图图乙乙中中秒秒表表所所示示，那那么么秒秒表表读读数数是是_s，单摆的摆动周期是，单摆的摆动周期是_s(结果保留结果保留3位有效数字位有效数字)实验数
13、据处理实验数据处理(1)造成图像不过坐标原点的原因可能是造成图像不过坐标原点的原因可能是_(2)由由图图像像求求出出的的重重力力加加速速度度g_ m/s2.(2取取9.87)【答案】【答案】(1)测摆长时漏掉了摆球半径测摆长时漏掉了摆球半径(2)9.87【解解析析】(1)既既然然所所画画T2l图图像像与与纵纵坐坐标标有有正正截截距距，这这就就表表明明l的的测测量值与真实值相比偏小了，则意味着测摆长时可能漏掉了摆球半径量值与真实值相比偏小了，则意味着测摆长时可能漏掉了摆球半径小练随堂巩固1(多多选选)在在“用用单单摆摆测测重重力力加加速速度度”的的实实验验中中，下下列列措措施施中中可可以以提提高
14、实验精度的是高实验精度的是()A选细线作为摆线选细线作为摆线B单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内C拴好摆球后，令其自然下垂时测量线长为摆长拴好摆球后，令其自然下垂时测量线长为摆长D计时起止时刻，选在最大摆角处计时起止时刻，选在最大摆角处【答案】【答案】AB2(多多选选)在在“探探究究单单摆摆周周期期与与摆摆长长关关系系”的的实实验验中中，下下列列做做法法正正确确的是的是()A应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线B用刻度尺测出细线的长度并记为摆长用刻度尺测出细线的长度并记为摆长lC在小偏角下让单摆摆动在小偏角下让单摆摆动D当当
15、单单摆摆经经过过平平衡衡位位置置时时开开始始计计时时，测测量量一一次次全全振振动动的的时时间间作作为为单摆的周期单摆的周期T【答案】【答案】AC3(2021届届上上海海金金山山中中学学期期中中)某某同同学学在在做做“用用单单摆摆测测重重力力加加速速度度”的的实实验验中中，先先测测得得摆摆线线长长为为97.5 cm摆摆球球直直径径为为2.0 cm，然然后后用用秒秒表表记记录录了单摆振动了单摆振动50次所用的时间，则：次所用的时间，则：(1)单摆摆长为单摆摆长为_cm.(2)为为了了提提高高实实验验精精确确度度，在在实实验验室室中中可可改改变变几几次次摆摆长长L并并测测出出相相应应的的周周期期T，
16、从从而而得得出出一一组组对对应应的的L与与T的的数数据据，再再以以L为为横横坐坐标标，T2为为纵纵坐坐标标，根根据据所所得得数数据据连连成成直直线线，并并求求得得该该直直线线的的斜斜率率为为k，则则重重力力加加速速度度为为_【解解析析】(1)摆摆长长等等于于摆摆线线长长与与小小球球半半径径之之和和，故故L97.5 cm1 cm98.5 cm.4在在用用如如图图所所示示单单摆摆“测测重重力力加加速速度度”的的实实验验中中，某某同同学学的的操操作作步骤如下：步骤如下：A取一根细线，下端系住直径为取一根细线，下端系住直径为d的金属小球的金属小球，上端上端固定在铁架台上；固定在铁架台上；B用米尺测量细线长度为用米尺测量细线长度为l，l与小球半径之与小球半径之和和记记为摆长；为摆长；C缓缓慢慢拉拉动动小小球球，在在细细线线偏偏离离竖竖直直方方向向约约为为5位位置置由由静静止止释释放放小小球；球；F改变细线长度，重复改变细线长度，重复B、C、D、E步骤，进行多次测量步骤，进行多次测量(1)在在上上述述步步骤骤中中，错错误误的的是是_(写写出出该该步步骤骤的的字字母母)；正正确的应该是确的应该是g_
