物理人教版（2019）选择性必修第一册 2.5实验：用单摆测量重力加速度 课件（共19张PPT）

(课件网) 5 实验：用单摆测量重力加速度 第二章 机械振动 新课引入 小明从厦门搬家到北京去，搬家时把家中漂亮的摆钟也带到北京去了。但是到了北京之后发现摆钟计时不准了，而在厦门的时候是很准的。但经过检查鉴定摆钟的质量是没有问题的。 不准时是因为重力加速度发生了变化；由于北京的重力加速度比厦门的大，所以摆钟的周期变小，即偏快。 T=2π 新课引入 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。 思考： 求重力加速度的方法有哪些？ 根据自由落体运动公式h= gt2求解 这节课我们利用单摆周期公式来测量重力加速度。 根据平抛运动求解 …… 一、实验原理 当摆角较小时(不超过5°)，单摆做简谐运动，根据其周期公式 T=2π g= 问题1 应选择什么样的材料来制作单摆？ 二、实验装置 提示：选择材料时，应选择细而不易伸长的线，长度一般在1 m左右 小球应选密度较大、直径较小的金属球。 问题2 应该如何选择悬挂方式？ 二、实验装置 图1 实验装置 如图所示，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。 长约1米的细线、小铁球、铁架台（带铁夹）、停表、游标卡尺、米尺 问题3 实验中需要测量的物理量有哪些？ 提示：摆线长L、摆球的直径 d和振动周期 T。 三、物理量的测量 d 摆长 L线+ 1.摆长的测量 (1)用米尺量出悬线长L线。 (2)用游标卡尺测摆球直径，算出半径r。 0 5 10 0 1 线 问题4 测量周期时，应在摆球到达哪个位置时开始计时？ 三、物理量的测量 问题5 单摆的周期往往是一个较小的数值，如何较为准确地测量单摆的周期？ 提示：在摆球经平衡位置时开始计时（最大位移不易观察）。 提示：用秒表测量单摆完成n次全振动所用的时间t，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期，即：T＝t/n。 2.周期的测量 三、物理量的测量 2.周期的测量 0 31 2 33 4 35 6 37 8 39 41 10 43 12 14 45 16 47 18 49 20 51 22 53 24 26 55 57 28 59 0 1 2 6 7 8 9 10 11 3 4 5 12 13 14 把单摆从平衡位置拉开一个角度(＜5o)放开； 当小球经过最低点时开始计时(计时结束)； 测量n次全振动的时间t。 测量方法 周期为T= 实验中的注意事项 （1）选材：摆线应选择细、轻且不易伸长的线（长度为1 m左右）； 小球应选用密度较大、直径较小的金属球。 （3）操作：单摆悬线的上端应当固定牢固，不可随意卷在铁架台的横杆上， 以免摆动时摆长改变； 注意应使摆线偏离竖直方向的角度不超过5°；要使摆球保持在同 一个竖直平面内摆动，不可形成圆锥摆。 （2）摆长测量：用毫米刻度尺测出摆线长度l线，用游标卡尺测量出摆球的 直径d，则单摆的摆长l＝l线＋ 。 四、实验操作 （5）改变摆长多次测量：将单摆的摆长变短或变长，重复实验三次，测 出相应的摆长Z和周期T。 （4）周期的测量：用秒表测出单摆做n（30～50）次全振动所用的时间t， 则周期T＝ 。测量时应从摆球通过平衡位置时开始计时、计数。 四、实验操作 四、实验操作 五、数据分析 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 实验次数 摆长l(m) 周期T(s) 重力加速度g(m/s2) g的平均值 1 2 3 平均值法： 五、数据分析 1.0 4 3 2 0.8 0.5 0 l/m T2/s2 图像法处理数据： g= T2= L 作出T2-L图像： 斜率k = g= 如果要求用图像法来测定重力加速度，哪么应该如何建立坐标系？ 思考： 六、误差分析 1．系统误差 主要来自于单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，摆球和摆长 是否符合要求，最大摆角是否不超过5，是否在同一竖直平面内摆动等 ... ...