【学霸笔记：同步精讲】13 第二章 5．实验：用单摆测量重力加速度 课件--高中人教版物理选择性必修第一册

(课件网) 复习任务群一 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第二章 机械振动 5．实验：用单摆测量重力加速度 [实验目标]　1．明确用单摆测量重力加速度的原理和方法。2．知道如何选择实验器材，能熟练地使用停表。3．学会用单摆测当地的重力加速度，掌握减小实验误差的方法。 必备知识·自主预习储备 一、实验思路 在摆角较小(小于5°)时的运动可看成简谐运动，根据其周期公式T＝2π，可得g＝_____。据此，通过实验测出摆长l和周期T，可计算得到当地的重力加速度值。 二、实验装置 1．实验器材 铁架台及铁夹、中心有小孔的金属小球、约1 m长的细线、停表、刻度尺、游标卡尺。 2．制作单摆 (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，并把细线上端固定在铁架台上，就制成了一个单摆。 (2)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，方便使用不同长度的摆线。如图所示。 三、物理量的测量 1．摆长的测量 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，或者用刻度尺测出摆线长L，用游标卡尺测出小球直径d，然后计算出悬点到球心的距离l＝_____。 L＋ 2．周期的测量 把小球从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过5°)，然后放开小球让它摆动，从_____开始计时，用停表测出单摆完成30～50次全振动的时间，再计算出完成一次全振动的时间，这个时间就是单摆的振动周期。 3．改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格。 平衡位置 四、数据分析 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的值，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·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＝_____，以T2为纵轴、以l为横轴作出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。 ·l 五、误差分析 1．系统误差 主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，摆球是否可看作质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动等。 2．偶然误差 主要来自摆长的测量和时间(即单摆周期)的测量。多次测量后取平均值可以减小偶然误差。 六、注意事项 1．选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1 m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm。 2．单摆悬线的上端不可随意卷在铁架台的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。 3．注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的夹角不超过5°。 4．摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。 5．计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数“零”的同时按下停表，开始计时计数。要测n次全振动的时间t，然后通过计算求出它的周期的测量值。 探究重构·关键能力达成 类型一　实验装置及物理量的测量 【典例1】　(2024·广西卷)单摆可作为研究简谐运动的理想模型。 (1)制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图甲方式的目的是要保持摆动中_____不变； (2)用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径为_____cm； (3)若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开5°的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关 系为_____(用题干中字母表示)。 摆长 1.06 x＝cos [解析]　(1)选择图甲方式的目的是要保持摆动中摆长不变。 (2)摆球直径为d＝1.0 cm＋6×0.1 mm＝1.06 cm。 (3) ... ...