2.4用单摆测量重力加速度课件-2021-2022学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册(共28张ppt)

(课件网) 粤教版 高中物理 选择性必修第一册 第二章 机械运动 第四节 用单摆测量重力加速度 知识回顾 单摆 理想化模型 简谐运动（ ） 回复力：摆球重力沿切线方向的分力 周期： 一、实验目的 用单摆测量重力加速度 二、实验原理 当摆角很小时，单摆在竖直面内的摆动是简谐运动。 可得 ， 由周期 ， 如果测出摆长L和周期T，则可计算出当地的重力加速度g。 三、实验器材 细线（伸缩性小） 金属小球（开有通过球心的小孔，质量大、体积小） 带有铁夹的铁架台 毫米刻度尺 夹子 秒表 游标卡尺等 四、实验步骤 1.让细线穿过金属小球上的小孔，在细线的穿出端打一个稍大一些的结，制成一个单摆。 2.将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面，把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂，并在单摆平衡位置处做上标记。 四、实验步骤 3.测量摆长。 摆长 = 摆线长 + 摆球的半径 方法一：用刻度尺直接测量小球球心与悬挂点之间的距离。 方法二：用刻度尺测量从悬点到小球上端的摆线长L0，再用游标卡尺测量出摆球的直径d，则摆长L＝L0＋d/2。 四、实验步骤 4.测量周期。 将摆球从平衡位置拉开一个很小的角度，然后由静止释放摆球，使摆球在竖直面内摆动。以摆线通过平衡位置时开始计时，用秒表测出单摆完成n次（如50次）全振动的时间t，计算出平均完成一次全振动的时间 ，即为单摆的振动周期。 5.改变摆长，重复做几次实验，将数据记录在表上。 想一想 1.下图画出了细线上端的两种悬挂方式。应该选用哪种方式 为什么？ 甲 乙 2.为什么不是测量一次全振动的时间作为周期，而是要测量多次全振动的时间，然后通过计算求出周期？ 3.记录振动次数时，为什么要以摆线通过平衡位置时开始计时？ 实验：用单摆测量重力加速度 五、数据处理 方法一：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 。 五、数据处理 方法二：图像法 由 ，得 ，以T2为纵坐标，L为横坐标作出T2-L图像。 其斜率 ，由图像斜率即可求出g。 六、误差分析 1．系统误差：主要来源于单摆模型本身。 如:悬点没有固定；摆线较短、摆球体积较大，摆球不可以看成质点；摆线的伸缩性较大，不可忽略；摆动时摆角较大；摆球的摆动不是在竖直平面内的摆动，而是形成了圆锥摆等等。 2．偶然误差：测量时间、摆长时产生的误差。 如：测量n次全振动所用的时间时，多计或少计了振动次数；用刻度尺测量摆线长时的读数误差；测量摆长时忘记加上小球的半径等等。 七、注意事项 1. 选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1 m；摆球应选用密度较大、直径较小的金属球。 2．摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小。 3．摆球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆。 4.计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，要测n次全振动的时间t。 想一想：还有哪些方法可以测量重力加速度？ 平衡法 自由落体运动法 单摆法 课堂练习 1.在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述哪些是正确的，哪些是错误的？ A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些 B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大 D.用刻度尺测量摆线的长度，这就是单摆的摆长 E.释放摆球，从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期T=t/50 【答案】A、B、E正确，C、D错误。 课堂练习 （1）双线摆的振动周期T=_____，双线摆的等效摆长L=_____。 （2）依据公式g=_____代入周期T和等效摆长L的值，即可求出重力加速度。 2.如图所示，某同学利用双线摆和光电计数器测量当地的重力加速度。已知每根悬线长为d ... ...