2.4 用单摆测量重力加速度 (共17张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理粤教版（2019）选择性必修第一册

(课件网) 第二章 机械振动 第4节 用单摆测量重力加速度 想一想： 哪些方法可以测量重力加速度？ 1.知道用单摆测定重力加速度的原理 2.学会用单摆测量当地的重力加速度 3.学会处理实验数据和误差分析 用单摆测量当地的重力加速度 1.实验目的 2.实验原理 单摆的简谐运动周期 要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？ 周期T、摆长 一、实验原理与实验操作 单摆在偏角很小(小于5°)时，可看成简谐运动 需要选择哪些实验器材？ ①质量不计 摆线： 秒表、刻度尺、游标卡尺、铁架台 摆线细且弹性小 摆球密度、质量大的小球 单摆摆线是长些好还是短些好？为什么？ 减小摆长的测量误差 摆角更容易满足小于5°的要求 单摆的振动缓慢，方便计数和计时 长些好 3.实验器材 摆球： ③不可伸缩 质点（体积小、质量大） ②长度远大于小球直径 组装单摆时，细绳上端应选择哪种悬挂方式？为什么？ PK 避免摆长发生变化，减小测量误差 4.实验步骤 用米尺量出从悬点到小球上端的悬线长，再用游标卡尺测量出摆球的直径，则摆长 （1）测摆长 思考：摆长如何测量？ 摆长= 绳长＋小球半径 把单摆从平衡位置拉开一个角度（θ＜5o）由静止释放(保证其在竖直平面内摆动)，用秒表测量单摆完成30次全振动(通过平衡位置标记60次)所用的时间t，计算得单摆周期T。改变摆长多次重复实验。 ①为什么要保证摆球在竖直平面内摆动？ 圆锥摆振动周期与单摆振动周期不同 （2）测周期 圆锥摆 思考： ②为什么要测出单摆完成30~50次全振动的时间再算出周期？ 减小单次测量因人的反应时间而引起的误差 避免因测量次数太多而引起的偶然误差 ③记录振动次数时，为什么要以摆线通过平衡位置处的标记为准？ 人脑更能准确地判断小球是否处于平衡位置，提高测量准确性 在平衡位置，摆球速度最大，对于相同位移误差的时间测量误差更小 二、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 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。设计如表所示实验表格： 1.平均值法 由得 作出 T2－l 图像，即以T2为纵轴，以l为横轴。其斜率，由图像的斜率即可求出重力加速度g。 2.图像法 三、误差分析 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。 （2）测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差。秒表读数读到秒的十分位即可。 1.系统误差 2.偶然误差 （1）主要来自于时间测量，测量时间时要求从摆球通过平衡位置开始计时，在记次数时不能漏记或多记。同时应多次测量，再对多次测量结果求平均值。 1．在“用单摆测量重力加速度的大小”实验中，下列说法正确的是（　　） A．测量摆长时需将细线拉紧 B．应从摆球运动到最高点开始计时 C．若将n次摆动的时间误记为n+1次摆动的时间，重力加速度的测量值将偏大 D．若单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，摆长变大，重力加速度的测量值将偏大 C 2. 某同学在实验室做“用单摆测量重力加速度”的实验： （1）下列操作中正确的是_____； A．悬挂单摆时，为了调节摆长方便，将摆线缠绕在铁架台的横杆上 B．测量周期时，选取最高点为计时起点 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．测量周期时，先测几十次全振动的总时间，然后通过计算求出周期 D （2）测量出多组周期T、摆长L的数值后，画出T2-L图线如图所示。此图线斜率的物理意义是_____ ； A．g B． C． D． （3）在（2）中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小_____。 A．偏大 B．偏 ... ...