2.5實(shí)驗(yàn)用單擺測量重力加速度課件高二上學(xué)期物理人教版選擇性

第二章

機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)

實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度高中物理選擇性必修第一冊說說看

如何用我們學(xué)過的物理知識(shí)來測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣饶?？你有哪些方法?、利用天平和彈簧測力計(jì)分別測出物體的質(zhì)量m和重量G

2、利用自由落體運(yùn)動(dòng)，測出下落高度h和下落時(shí)間t

3、利用機(jī)械能守恒定律

4、利用單擺

……還有很多種其它的方法，最少10種哦！理論上和重力有關(guān)的物理現(xiàn)象都可以用來測量g實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度一、實(shí)驗(yàn)思路前人的足跡惠更斯在推導(dǎo)出單擺的周期公式后，用一個(gè)單擺測出了巴黎的重力加速度我們的任務(wù)采用同樣的方法，測量本地的重力加速度需要測量哪些物理量呢？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和選擇實(shí)驗(yàn)器材去測量這些量呢？實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度二、實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度三、實(shí)驗(yàn)步驟1、做單擺

在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球上的孔徑稍大一些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，并把細(xì)線上端固定在鐵架臺(tái)上，就制成了一個(gè)單擺。將鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外。（1）線有粗細(xì)、長短的不同，伸縮性也有區(qū)別。不同的小球，質(zhì)量和體積也有差異。我們應(yīng)該如何選擇擺線和擺球呢？選擇細(xì)線來做擺線，細(xì)線在擺動(dòng)過程中遇到空氣阻力小，且細(xì)線質(zhì)量小對單擺的影響小思考與討論盡量選擇質(zhì)量大、體積小的金屬球，減小空氣阻力的影響思考與討論（2）如下圖的兩種不同的懸掛方式，應(yīng)該選用哪一種？說說你的理由！左圖中的擺球擺動(dòng)時(shí)，在平衡位置兩側(cè)的擺長不一樣，則會(huì)對周期測量帶來誤差，所以應(yīng)該選擇右圖中的懸掛方式實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度三、實(shí)驗(yàn)步驟2、測擺長（1）擺長就是擺線的長度嗎？擺長=擺線長度+擺球半徑這才是擺長（2）怎么測擺長呢？實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度三、實(shí)驗(yàn)步驟3、測周期（1）測量單擺做一次全振動(dòng)的時(shí)間作為周期，還是測量做多次全振動(dòng)的時(shí)間、再取平均值作為周期好呢？

為了減小測量時(shí)的偶然誤差，我們通常用停表測出單擺完成30~50次全振動(dòng)的時(shí)間，求出一次全振動(dòng)的時(shí)間，即為單擺的振動(dòng)周期實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度三、實(shí)驗(yàn)步驟3、測周期（2）測量單擺周期時(shí)，計(jì)時(shí)的起點(diǎn)選在哪里呢？選在擺球的最高點(diǎn)還是最低點(diǎn)好呢？為什么？單擺擺到平衡位置時(shí)的速度最大，計(jì)時(shí)瞬間即使球沒擺到或剛超過平衡位置，擺球的運(yùn)動(dòng)用時(shí)也極短；相反，若在最大位移處開始計(jì)時(shí)，此時(shí)球速較小，計(jì)時(shí)瞬間擺球沒有達(dá)到或已經(jīng)經(jīng)過最大位移處返回，運(yùn)動(dòng)時(shí)間較長，引起的誤差就會(huì)大一些。所以，我們在擺球經(jīng)過最低位置即平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)。實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度三、實(shí)驗(yàn)步驟3、測周期（3）為了便于測量周期，擺長長一些好還是短一些好呢？擺長長一些，單擺完成一次全振動(dòng)用時(shí)較長，測量時(shí)相對誤差較小，所以擺長做得適當(dāng)長一些比較好4、改變擺長，反復(fù)測量幾次，將數(shù)據(jù)填入表格實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度四、數(shù)據(jù)分析次數(shù)12345擺長l(m)周期T(s)重力加速度g(m/s2)怎么處理這些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以得到較為精確的當(dāng)?shù)刂亓铀俣葦?shù)值呢？實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度四、數(shù)據(jù)分析方法一：將每次計(jì)算出來的重力加速度取平均值方法二：你還能想到什么方法呢？畫T2-l圖像，由斜率來計(jì)算g實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度五、注意事項(xiàng)1、擺動(dòng)時(shí)擺線偏離豎直方向的角度不超過5?（實(shí)際操作時(shí)一般不超過10?）2、擺動(dòng)時(shí)，擺球要在同一豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，不能形成圓錐擺3、從最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，每兩次經(jīng)過最低點(diǎn)記作一次全振動(dòng)，不能記錯(cuò)例：某同學(xué)用單擺測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)為了利用單擺較準(zhǔn)確地測出重力加速度，應(yīng)當(dāng)選用的器材有________。A.長度為10cm左右的細(xì)線B.長度為100cm左右的細(xì)線C.直徑為1.8cm的鋼球D.直徑為1.8cm的木球E.最小刻度為1mm的刻度尺F.停表、鐵架臺(tái)BCEF(2)該同學(xué)分別在北京和廈門兩地做了此實(shí)驗(yàn)，比較準(zhǔn)確地探究了單擺的周期T與擺長l的關(guān)系，然后將這兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成T2－l圖像，如圖所示，在北京測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)的圖線是_____(選填“A”或“B”)。B斜率越小，g越大，故B應(yīng)該對應(yīng)的是北京的測量圖像(3)該同學(xué)在當(dāng)?shù)刈鲞@個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過改變幾次擺長l，測出多組單擺的擺長l和運(yùn)動(dòng)周期T，作出T2－l圖像，如圖所示。理論上T2－l圖線是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，造成圖線不過坐標(biāo)原點(diǎn)的原因可能是_____________________________。由此可得T2=kl，但現(xiàn)在圖像滿足的關(guān)系為T2=k(l+l0)，即l+l0可能才是真正的擺長故可能是測量擺長時(shí)漏掉了擺球的半徑，且擺球的半徑r=l0測量擺長時(shí)漏掉了擺球的半徑(4)如果測得的g值偏小，可能的原因是_____。

A.測擺長時(shí)擺線拉得過緊

B.擺線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了

C.開始計(jì)時(shí)時(shí)，停表過遲按下

D.實(shí)驗(yàn)時(shí)誤將49次全振動(dòng)記為50次測擺長時(shí)擺線拉得過緊，會(huì)導(dǎo)致擺長的測量值偏大，從而使計(jì)算出的重力加速度偏大，A錯(cuò)擺線上端懸點(diǎn)系的不牢固，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加，會(huì)導(dǎo)致之前測量的擺長偏小，故測得的重力加速度偏小，B正確(4)如果測得的g值偏小，可能的原因是_____。

A.測擺長時(shí)擺線拉得過緊

B.擺線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了

C.開始計(jì)時(shí)時(shí)，停表過遲按下

D.實(shí)