25實驗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2

實驗：用單擺測量重力加速度年級：高二年級學(xué)科：物理

小明從東莞搬家到北京去，搬家時把家中漂亮的擺鐘也帶到北京去了。但是到了北京之后發(fā)現(xiàn)擺鐘計時不準(zhǔn)了，而在東莞的時候是很準(zhǔn)的。后來就打電話投訴，但經(jīng)過檢查鑒定擺鐘的質(zhì)量是沒有問題的。問題探究

那問題出現(xiàn)在哪里？擺鐘是走慢了還是走快了？如何進(jìn)行校準(zhǔn)呢？問題探究

不準(zhǔn)時是因為重力加速度發(fā)生了變化；由于北京的重力加速度比東莞的大，所以擺鐘的周期變小，即偏快；將擺長稍微變長一些進(jìn)行校準(zhǔn)。

惠更斯在推導(dǎo)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。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(dāng)擺角較小時，單擺做簡諧運動，根據(jù)其周期公式可得

。

一、實驗思路想一想，要根據(jù)上式測量重力加速度，需要測量哪些物理量？應(yīng)該如何設(shè)計實驗裝置、選擇實驗器材？怎樣才能減小實驗誤差？只要測出單擺的擺長L和振動周期T，就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的值。二、實驗裝置帶鐵夾的鐵架臺，中心有孔的金屬小球，約1m長的細(xì)線，米尺，游標(biāo)卡尺，停表。01234567890012345678910二、實驗裝置PK有彈力無彈力PKPK三、實驗步驟及物理量的測量1．安裝好實驗裝置，如圖。三、實驗步驟及物理量的測量4.1mm2．測擺長用米尺量出從懸點到小球上端的懸線長

，再用游標(biāo)卡尺測量出擺球的直徑d，則擺長

。三、實驗步驟及物理量的測量2分7.6秒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(dāng)單擺擺動穩(wěn)定后，過平衡位置時開始計時，測量30～50次全振動的時間。計算出完成一次全振動的時間，即為單擺的振動周期T。三、實驗步驟及物理量的測量4．改變擺長重測周期

將單擺的擺長變短或變長，重復(fù)實驗三次，測出相應(yīng)的擺長l和周期T。四、數(shù)據(jù)分析1.平均值法:每改變一次擺長,將相應(yīng)的l和T代入公式

中求出g值,最后求出g的平均值。設(shè)計如下所示實驗表格：四、數(shù)據(jù)分析2.圖像法:由

得

,作出

圖像，即以

為縱軸，以l為橫軸，其斜率

，由圖像的斜率即可求出重力加速度g。

觀看視頻深入理解五、誤差分析

1.系統(tǒng)誤差

主要來自于單擺模型本身是否符合要求，即懸點是否固定，擺球和擺長是否符合要求，最大擺角是否不超過

，是否在同一豎直平面內(nèi)擺動等。2.偶然誤差（1）主要來自于時間測量，測量時間時要求從擺球通過平衡位置開始計時，次數(shù)不能漏記或多記。同時應(yīng)多次測量，再對多次測量結(jié)果求平均值。（2）測長度和擺球直徑時，讀數(shù)也容易產(chǎn)生誤差。六、實驗注意事項1.構(gòu)成單擺的條件:擺線應(yīng)選擇細(xì)且不易伸長的線(長度1m左右)，小球應(yīng)選用密度較大、體積較小的金屬球(直徑最好不超過2cm)，擺角要小，不超過

?？赏ㄟ^估算振幅的辦法掌握。2.固定懸點:單擺懸線的上端不可隨意卷在桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑，擺長改變。3.擺動方法:要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動，不能形成圓錐擺，方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放。六、實驗注意事項4.測擺長:擺長應(yīng)是懸點到球心的距離，等于擺線長加上小球半徑。5.測周期:(1)要從擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時。(2)要測多次全振動的時間來計算周期，如在擺球過平衡位置時，開始計時并數(shù)零，以后擺球每過一次平衡位置數(shù)一個數(shù)，最后總計時為t，總數(shù)為n，則周期為