2024-2025學(xué)年高中物理第一章機(jī)械振動5學(xué)生實(shí)驗(yàn)：用單擺測定重力加速度教案2教科版選修3-4

PAGE3-學(xué)生試驗(yàn)：用單擺測定重力加速度一、教學(xué)目的1、學(xué)問與技能（1）、利用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，鞏固加深對單擺周期公式的理解。（2）、學(xué)會對試驗(yàn)的誤差進(jìn)行分析。（3）、駕馭單擺測定重力加速度的數(shù)據(jù)處理方法。2、過程與方法：（1）學(xué)會用分組合作來探究重力加速度的測量方法。（2）學(xué)習(xí)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出誤差及分析的方。3、情感看法與價值觀（1）、通過分組試驗(yàn)活動培育學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神。（2）、培育學(xué)生細(xì)致視察、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)素養(yǎng)。二、學(xué)情分析新課改的課程標(biāo)準(zhǔn)對中學(xué)學(xué)生在試驗(yàn)探究方面提出了以下要求：“學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展自主學(xué)習(xí)實(shí)力，養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，能運(yùn)用物理學(xué)問和科學(xué)探究方法解決實(shí)際問題。”本課的思路是由學(xué)生自主探討試驗(yàn)為主，老師引導(dǎo)為鋪，讓學(xué)生在自己思索的前提下，在老師適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和幫助下，檢索所學(xué)學(xué)問，設(shè)計(jì)自己的探究方案。使學(xué)生學(xué)會分析和應(yīng)用物理規(guī)律的過程，培育學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐實(shí)力的過程。體驗(yàn)科學(xué)探討方法，開拓學(xué)生視野，提高學(xué)生素養(yǎng)，并共享探究的艱辛與歡樂。三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣取ｋy點(diǎn)：學(xué)會單擺測定重力加速度的數(shù)據(jù)處理方法。四、教學(xué)過程1、試驗(yàn)原理由單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))，可得g＝eq\f(4π2l,T2).所以，只要測出單擺的擺長L和周期T，就能算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭.2、試驗(yàn)器材長約1m的細(xì)線、有小孔的擺球、帶鐵夾的鐵架臺、停表、游標(biāo)卡尺、米尺3、試驗(yàn)步驟（1）．讓細(xì)線的一端穿過擺球的小孔，然后打一個比小孔大的線結(jié)．線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，把鐵架臺放在試驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂．（2）．用米尺量出懸線長度l′，用游標(biāo)卡尺測量出擺球的直徑d，擺長L＝L′＋eq\f(d,2).（3）．把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度(不超過5°)后釋放．為了使擺球只在一個豎直平面內(nèi)搖擺，釋放擺球時不要發(fā)生旋轉(zhuǎn)，使單擺做簡諧運(yùn)動．從擺球通過平衡位置時起先計(jì)時，數(shù)出以后擺球通過平衡位置的次數(shù)n，用停表登記所用的時間t，則單擺振動的周期T＝eq\f(2t,n).要使擺球在豎直平面內(nèi)搖擺，選用的懸線應(yīng)細(xì)、質(zhì)量小，且不易伸長．（4）．依據(jù)單擺的周期公式，計(jì)算出重力加速度．（5）．變更擺長，重做幾次試驗(yàn)，計(jì)算出每次試驗(yàn)得到的重力加速度值．(讓學(xué)生探討試驗(yàn)步驟及應(yīng)留意問題后，老師播放多媒體試驗(yàn)教程，并組織學(xué)生細(xì)致進(jìn)行分組試驗(yàn))4、數(shù)據(jù)處理1．把測得的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果填入下表中，求出幾次試驗(yàn)得到的重力加速度的平均值，即可看做本地區(qū)的重力加速度.試驗(yàn)次數(shù)l′dl′＋eq\f(d,2)nteq\f(2t,n)geq\x\to(g)123g1＝eq\f(4π2l1,T\o\al(2,1))，g2＝eq\f(4π2l2,T\o\al(2,2))，g3＝eq\f(4π2l3,T\o\al(2,3))eq\x\to(g)＝eq\f(g1＋g2＋g3,3)2．多做幾次試驗(yàn)，算出當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭值．（要求各小組把測得的3組數(shù)據(jù)填入表格中，老師對數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行檢查。對做得好的小組進(jìn)行表揚(yáng)，或把其測量結(jié)果展示出來。）三、誤差分析1．本試驗(yàn)系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求．即：懸點(diǎn)是否固定，是單擺還是復(fù)擺．球、線是否符合要求，振動是圓錐擺還是同一豎直平面內(nèi)振動以及測量哪段長度作為擺長等等．只要留意了上面這些方面，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于偶然誤差，達(dá)到忽視不計(jì)的程度．2．本試驗(yàn)偶然誤差主要來自時間(即單擺周期)的測量上．因此，要留意測準(zhǔn)時間(周期)，要從擺球通過平衡位置起先計(jì)時，并采納倒數(shù)計(jì)時計(jì)數(shù)的方法，不能多記或漏記振動次數(shù)．為了減小偶然誤差，進(jìn)行多次測量后取平均值．3．本試驗(yàn)中長度(擺線長、擺球的直徑)的測量，讀數(shù)讀到毫米位即可(即運(yùn)用游標(biāo)卡尺測擺球直徑也只需讀到毫米位)，時間的測量中，秒表讀數(shù)的有效數(shù)字的末位在“秒”的非常位即可，秒表讀數(shù)不須要估讀．四、留意事項(xiàng)1．選材擺線應(yīng)選擇細(xì)、輕且不易伸長的線(長度為1m左右)；小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小(最好不超過2cm)．2．操作單擺懸線的上端應(yīng)當(dāng)固定堅(jiān)固，不行隨意卷在鐵架臺的橫桿上，以免搖擺時擺長變更；留意搖擺時限制擺線偏離豎直方向的角度不超過5°；擺球搖擺時，要使之保持在同一