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课件网) 第二章 机械运动 2.5实验：用单摆测量重力加速度 目 录 CONTENTS 1 学习目标 2 新课导入 3 新课讲解 4 课堂小结 5 当堂小练 1.知道单摆的周期公式，知道用单摆测量重力加速度的原理， 能完成用单摆测量重力加速度的实验.（重点） 2.会使用游标卡尺和停表. 3.能够根据实验测出的数据计算当地的重力加速度并会分析实验误差. （重点） 学习目标 测量重力加速度的物理意义 了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。为此，就需要了解测量重力加速度的方法。 新课导入 实验思路 惠更斯在推导出单摆的周期公式后，用一个单摆测出了巴黎的重力加速度。我们也可以采用同样的办法，测量所在地区的重力加速度数值。当摆角较小时，单摆做简谐运动，根据其周期公式可得 想一想，要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？应该如何设计实验装置、选择实验器材？怎样才能减小实验误差？ 惠更斯 一、实验目的、原理 实验装置 新课讲解 1. 线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？ 2. 右图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？你还有更好的设计吗？ 思考与讨论： 二、实验装置 细线上端的两种悬挂方式 实验步骤： 三、物理量的测量 1．做单摆 (1)让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔稍大一些的结，制成一个单摆。 (2)把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处作上标记。 实验步骤： 三、物理量的测量 2．测摆长 用米尺量出从悬点到小球上端的悬线长l0，再用游标卡尺测量出摆球的直径d，则摆长l＝l0＋ 。 测摆线长度 测摆球的直径 实验步骤： 三、物理量的测量 3．测周期 将单摆从平衡位置拉开一个小角度(摆角小于5°)，然后释放摆球让单摆在竖直平面内摆动。当单摆摆动稳定后，过平衡位置时开始计时，测量30～50次全振动的时间。计算出完成一次全振动的时间，即为单摆的振动周期T。 4．改变摆长重测周期 将单摆的摆长变短或变长，重复实验三次，测出相应的摆长l和周期T。 秒表测单摆的周期 平均值法 每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式 中求出g值，最后求出g的平均值。设计如表所示实验表格 四、数据分析 数据处理： 实验次数 摆长l(m) 周期T(s) 加速度g(m/s2) g的平均值 1 2 3 图像法 由T＝2π 得T2＝ l作出T2－l图像，即以T2为纵轴，以l为横轴。其斜 率k＝ ，由图像的斜率即可求出重力加速度g。 四、数据分析 数据处理： 注意事项 (1)实验时，摆线长度要远大于摆球直径，且摆线无明显伸缩性，另外摆球要选取密度大且质量分布均匀的钢球。 (2)单摆摆球应在坚直平面内摆动，且摆角应小于5°。 (3)测摆长l时，应为悬点到球重心的距离，球质量分布均匀时等于摆线长加上小球半径。 (4)应从摆球经过平衡位置时开始计时，以摆球从同一方向通过平衡位置时计数。 (5)适当增加全振动的测量次数，以减小测量周期的误差，一般30～50次即可。 误差分析 ((1)测摆长l时只测量出细线长，没有加上小球的半径，使得所测摆长偏小，g的侧量值偏小。 (2)测摆动周期时，将N次全振动误记为N＋1次全振动，使所测周期偏小，g的侧量值偏大。 (3)实验时，摆角较大，使得摆动实际周期与 有偏差。 单摆实验中的位移—时间图 五、拓展知识 各地重力加速度 五、拓展了解 数据处理与分析(1)数据处理①公式法： ，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值。②图象法：作出l T2图象求g值。 产生原因 减小方法 偶然误差 测量时间(单摆周期)及摆长时产生误差 ①多次 ... ...
