2.5实验：用单摆测量重力加速度（原卷+解析卷）——2025年高二物理选择性必修一同步讲练 （人教版）学案

中小学教育资源及组卷应用平台 2.5实验：用单摆测量重力加速度 （1）会依据单摆周期公式确定实验思路。 （2）能设计实验方案，会正确安装实验装置并进行实验操作。 （3）能正确使用刻度尺测量单摆的摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期。 （4）能正确处理数据，测出当地的重力加速度。 （5）能从多个角度进行实验误差分析。 一、实验原理 由T＝2π，得g＝，则测出单摆的摆长l和周期T，即可求出当地的重力加速度． 二、实验器材 铁架台及铁夹，金属小球(有孔)、秒表、细线(1 m左右)、刻度尺、游标卡尺． 三、实验步骤 1．让细线穿过小球上的小孔，在细线的穿出端打一个稍大一些的线结，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，把单摆上端固定在铁夹上，使摆线自由下垂．在单摆平衡位置处做上标记． 3．用刻度尺量出悬线长l′(准确到mm)，用游标卡尺测出摆球的直径d，则摆长为l＝l′＋. 4．把单摆拉开一个角度，角度不大于5°，释放摆球．摆球经过最低位置时，用秒表开始计时，测出单摆完成30次(或50次)全振动的时间，求出一次全振动的时间，即为单摆的振动周期． 5．改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格． 四、数据处理 1．公式法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g＝中求出g值，最后求出g的平均值． 设计如下所示实验表格 实验次数 摆长l/m 周期T/s 重力加速度g/(m·s－2) 重力加速度g的平均值/(m·s－2) 1 g＝ 2 3 2．图像法：由T＝2π得T2＝l，以T2为纵坐标，以l为横坐标作出T2－l图像(如图所示)．其斜率k＝，由图像的斜率即可求出重力加速度g. 五、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 （2024春 闽侯县期末）某同学利用如图甲所示的单摆测量当地的重力加速度。 （1）下列说法正确的是 （填字母）。 A.测摆长时，摆线应接好摆球，使摆球处于自然下垂状态 B.摆长等于摆线的长度加上摆球的直径 C.测单摆的周期时，应从摆球经过最高点速度为0时开始计时 D.如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球，应选用木球作摆球 （2）若用l表示单摆的摆长，T表示单摆振动周期，可求出当地重力加速度大小g＝ 。 （3）某同学为了提高实验精度，在实验中改变几次摆长l，并测出相应的周期T，算出T2的值，再以l为横轴、T2为纵轴建立直角坐标系，将所得数据描点连线如图乙所示，并求得该直线的斜率为k，则重力加速度g＝ （用k表示）。 【解答】解：（1）A.实际的摆线受力后会伸长一些，因此测摆长时，摆线应接好摆球，使摆球处于自然下垂状态再测量摆线的长度，故A正确； B.摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，故B错误； C.由于摆球在最低点的速度大，摆球停留时间短，测量时间的误差小，因此测单摆的周期时，应从摆球经过最低点速度最大时开始计时，故C错误； D.为了减小空气阻力的影响，如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球，应选用铜球作摆球，故D错误。 故选：A。 （2）根据单摆周期公式 重力加速度 （3）根据单摆周期公式 变形得 结合T2﹣l图像斜率的含义，图像的斜率 解得重力加速度。 故答案为：（1）A；（2）；（3）。 （2024春 拉萨期末）某实验小组利用图甲所示装置测量当地重力加速度。轻绳一端系住直径为d的小球，另一端固定在铁架台上O点，已知O点到小球球心的距离为l，在O点正下方固定一个光电门，小球运动至最低点时光电门能够记录下小球的遮光时间。实验时，将小球拉起至轻绳和竖直方向夹角为θ，由静止释放小球，小球摆至最低 ... ...