2.5实验：用单摆测量重力加速度课件-人教版（2019）选择性必修第一册（20张PPT）

新知导入 了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航天航空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。 理论上，与重力相关的物理现象都可以用来测量g。 例如，利用自由落体运动就可以测量g。 如何利用单摆测量g？ 新知回顾 问题1：什么是单摆？ 问题2：单摆的周期公式是什么？ θ l 【提示】如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。 【提示】 ????=???????????????? ? 一、实验原理： 当单摆较小是，单摆做简谐运动，根据其周期公式可得 惠更斯在推到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。 想想，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？怎样才能减小误差？ ????=???????????????????????? ? 测量单摆的周期???? ? 测量摆长???? ? ????=???????????????? ? 如图，在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，并把细线上端固定在铁架台上，就制成一个单摆。将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，方面使用不同长度的摆线。 三、实验器材： 带孔小钢球一个，细线一条(约1 m长)、铁架台、米尺、游标卡尺、秒表等。 二、实验装置： 思考讨论 摆线有粗有细、有长有短，伸缩性也有所不同。不同的小球，质量和体积也有差异。我们应如何选择摆线和摆球？为什么？ 【提示】选择乙这种方式。 如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？你画有更好的设计吗？ 【提示】选择细的，长度不易伸缩的线；选择直径较小且质量大的小球。 1. 摆长的测量 四、物理量的测量： 【提示】 法1：可以用刻度尺直接测量小球球心与悬挂点之间的距离作为摆长的 测量值； 法2：也可以用游标卡尺测量小球的直径D，算出它的半径，再测量悬挂 点与小球上端之间的距离l0，以两者之和作为摆长的测量值l=l0+D/2。 摆长使摆线长度和小球半径之和。怎样才能减小误差？ 【提示】用停表测量单摆的周期 方法1：测量单摆做一次全震动的时间作为它的周期的测量值； 方法2：测量单摆做多次全振动(例如几十次)的时间，然后通过计算求出它的周期的测值。 方法2更好。多次测量求平均值可以减小误差。 2. 周期的测量 思考：哪种方法更好？为什么？ 1.在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。 2.测量单摆的摆长????：用游标卡尺测出摆球直径D，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l0，则摆长l=l0+D/2。 ? 4.变摆长：将单摆的摆长变短(或变长)，重复实验最少三次，测出相应的摆长 ???? 和周期 ????。 ? 五、实验步骤： 3.把单摆从平衡位置拉开一个小角度(不大于5°)，使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动30至50次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期????。 ? 5.记录数据： {5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}次数 全振动次数???? 振动????次所用时间t（s） 周期T（s） 摆长 L（m） ???????? 重力加速度 ????(m/s2) 重力加速度 平均值 1 g= m/s2 2 3 4 5 六、数据处理： 从测量的数据中选择几组，根据前面推到的公式，分别计算重力加速度，然后取平均值作为测量结果。（平均值法） 除了这种方法，你还能相处别的方法来处理实验数据，得到重力加速度吗？ 作出T 2-l图象，即以T 2为纵轴，以l为横轴。如图所示，其斜率k＝????????????????，由图象的斜率即可求出重力加速度g。（图像法） ? 1．选择细的，长度不易伸缩的线，选用密度较大的金属球，直径应尽量小。 2．单摆悬 ... ...