高中人教物理選擇性必修一2.5 實驗：用單擺測量重力加速度（導學案）同步備課 - 副本

1、2.5用單擺測量重力加速度1.知道用單擺測量重力加速度的基本原理；2.清楚設計實驗的基本思路及注意要素；3.用兩種方法進行數(shù)據(jù)處理，了解實驗中的誤差來源?！局攸c】實驗設計思路、實驗原理及實驗過程中的注意事項；【難點】用兩種方法進行數(shù)據(jù)處理及實驗誤差分析。【課前自主學習】知識前置1單擺的周期公式是_，因此可求得重力加速度g_，因此，測出單擺的_和_就可求出當?shù)氐闹亓铀俣萭.2擺線長l用_測出，小球直徑d可用_方便測出3實驗時用_測出_次全振動的時間，求出平均值，即得周期4在測量重力加速度的實驗中，某同學用一根細線和一均勻小球制成單擺，他已經(jīng)測得此單擺20個周期的時間t，從懸掛點到小球頂端的線長

2、為l，還需要測量的物理量為_將g用測得量表示，可得g_.5下列器材在用單擺測重力加速度的實驗中用到的有()A天平 B米尺C游標卡尺 D鐵架臺6在用單擺測重力加速度的實驗中，為減小誤差()A應選質量小的球做擺球B先使擺球擺動幾次，從擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時C用停表測出3050次全振動的時間，計算出平均周期D在測量擺線長度時，對安裝好的單擺，要用力拉緊擺線后再測量二、新知學習測量重力加速度的物理意義了解地球表面重力加速度的分布，對地球物理學、航空航天技術及大地測量等領域有十分重要的意義。為此，就需要了解測量重力加速度的方法。實驗思路惠更斯在推導出單擺的周期公式后，用一個單擺測出了巴黎的重力加速度

3、。我們也可以采用同樣的辦法，測量所在地區(qū)的重力加速度數(shù)值。當擺角較小時，單擺做簡諧運動，根據(jù)其周期公式可得_。想一想，要根據(jù)上式測量重力加速度，需要測量哪些物理量？應該如何設計實驗裝置、選擇實驗器材？怎樣才能減小實驗誤差？實驗目的、原理實驗裝置思考與討論：1. 線有粗細、長短的不同，伸縮性也有區(qū)別。不同的小球，質量和體積有差異。想一想，應如何選擇擺線和擺球？為什么？2. 右圖畫出了細線上端的兩種不同的懸掛方式。應該選用哪種方式？為什么？你還有更好的設計嗎？物理量的測量 實驗步驟：1做單擺(1)讓線的一端穿過小球的小孔，然后打一個比小孔稍大一些的結，制成一個_。(2)把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺

4、上并把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂，在_位置處作上標記。2測擺長用米尺量出從懸點到小球上端的懸線長l0，再用游標卡尺測量出擺球的直徑d，則擺長_。測擺球的直徑測擺線長度3測周期將單擺從平衡位置拉開一個小角度(擺角小于5)，然后釋放擺球讓單擺在豎直平面內(nèi)擺動。當單擺擺動穩(wěn)定后，過平衡位置時開始計時，測量3050次全振動的時間。計算出完成一次全振動的時間，即為單擺的_。4改變擺長重測周期將單擺的擺長變短或變長，重復實驗三次，測出相應的_和_。秒表測單擺的周期數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)處理：平均值法每改變一次擺長，將相應的l和T代入公式中求出g值，最后求出g的平均值。設計如表所示實驗表

5、格圖像法由T2得T2l作出T2l圖像，即以T2為縱軸，以l為橫軸。其斜率k，由圖像的斜率即可求出重力加速度g。注意事項(1)實驗時，擺線長度要遠大于擺球直徑，且擺線無明顯伸縮性，另外擺球要選取密度大且質量分布均勻的鋼球。(2)單擺擺球應在堅直平面內(nèi)擺動，且擺角應小于_。(3)測擺長l時，應為懸點到球重心的距離，球質量分布均勻時等于_加上小球半徑。(4)應從擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時，以擺球從同一方向通過_時計數(shù)。(5)適當增加全振動的測量次數(shù)，以減小測量周期的誤差，一般_次即可。誤差分析(1)測擺長l時只測量出細線長，沒有加上小球的半徑，使得所測擺長偏小，g的側量值偏小。(2)測擺動周期時，將

6、N次全振動誤記為_次全振動，使所測周期偏小，g的側量值偏大。(3)實驗時，擺角較大，使得擺動實際_與有偏差。1(單選）在“用單擺測重力加速度”的實驗中，擺線應選用()A長約10 cm的細線B長約1 m的細線C長約1 m的粗繩 D80 cm長的橡皮繩2.(多選)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，為減小誤差()A應選質量小的球做擺球B先使擺球擺動幾次，從擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時C用停表測出3050次全振動的時間，計算出平均周期D在測量擺線長度時，對安裝好的單擺，要用力拉緊擺線后再測量3.(多選)針對用單擺測重力加速度的實驗，下面各種對實驗誤差的影響的說法中正確的是()A在擺長和時間的測量中，時

7、間的測量對實驗誤差影響較大B在擺長和時間的測量中，長度的測量對實驗誤差影響較大C將振動次數(shù)n記為(n1)，測算出的g值比當?shù)氐墓J值偏大D將擺線長當作擺長，未加擺球的半徑測算出的g值比當?shù)氐墓J值偏大4在“用單擺測重力加速度”的實驗中，某同學的操作步驟為：a取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上b用米尺量得細線長度lc在細線偏離豎直方向5位置釋放小球d用停表記錄小球完成n次全振動所用的總時間t、得到周期Tt/ne用公式g42l/T2計算重力加速度按上述方法得出的重力加速度值與實際值相比_(選填“偏大”“相同”或“偏小”)。5.某實驗小組在利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校?/p>

8、(1)用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結果如圖所示，則該擺球的直徑為_ cm。(2)小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是_。(填選項前的字母)A把單擺從平衡位置拉開30的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時B測量擺球通過最低點100次的時間t，則單擺周期為eq f(t,100)C用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的重力加速度值偏大D選擇密度較小的擺球，測得的重力加速度值誤差較小參考答案【答案】B【解析】做單擺的細線的要求是細且長，輕且無伸縮性，故B正確。2.【答案】BC【解析】擺球應選擇質量大、體積小的小球，A錯。開始計時的起點應從平衡位置開始，此位置速度大，位置確定

9、，誤差小，B對。計算周期時，應用多個周期的累加時間，測時間時誤差小，C對。測擺長時應使擺線自然下垂，不能拉緊，拉緊擺線后測得擺長變長，誤差大，D錯。3.【答案】AC【解析】對于用單擺測重力加速度的實驗，重力加速度表達式geq f(42l,T2)，由于與周期是平方關系，它若有誤差，在平方后會更大，所以時間的測量對誤差的影響更大些，A正確，B錯誤；另外，如果振動次數(shù)多數(shù)了一次，會造成周期的測量值偏小，重力加速度測量值偏大，C對；若擺長未加小球的半徑，將使擺長的測量值偏小，g值偏小，D項錯。4.【答案】偏小【解析】由于此單擺的真實擺長為leq f(d,2)，而該同學在計算時代入公式的擺長是l，故重力加速度值與實際值相比偏小。5.【答案】(1)0.97(2)C【解析】(1)游標卡尺讀數(shù)主尺游標0.9 cm70.0