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课件网) 5 实验:用单摆测量重力加速度 [定位·学习目标] 1.掌握用单摆测量重力加速度的思路与科学探究方法。2.能用公式法或图像法处理实验数据,会分析导致实验产生误差的原因。3.通过经历实验过程,培养动手能力和合作意识。 探究·必备知识 一、实验原理 二、实验器材 长约1 m的细线、有小孔的小球、带铁夹的铁架台、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。 三、实验步骤 1.做单摆:在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结,将细线穿过小球上的小孔,然后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,方便使用不同长度的摆线,并在单摆的平衡位置处做上标记。 4.变摆长:将单摆的摆长变短(或变长),重复实验三次,测出相应的摆长l和周期T。 四、数据收集与分析 五、误差分析 1.单摆的振动不符合简谐运动的要求引起系统误差。 (1)单摆不在同一竖直平面内振动,成为圆锥摆。 (2)振幅过大,摆线偏离竖直方向的角度超过5°。 2.测定摆长l时引起误差。 (1)在未悬挂摆球前测定摆长或漏加摆球半径。 (2)测摆长时摆线拉得过紧或以摆球的直径与摆线长之和作为摆长。 (3)悬点未固定好,摆球摆动时出现松动,使实际的摆长不断变长。 3.测定周期时引起误差。 (1)开始计时和停止计时,停表过早或过迟按下。 (2)测定N次全振动的时间为t,次数N数错。 (3)计算单摆的全振动次数时,未从摆球通过最低点位置时开始计时。 六、注意事项 1.摆线要选1 m左右,不要过长或过短,太长测量不方便,太短摆动太快,不易计数。 2.测量摆长时要先悬挂好摆球后再测量,不要先测摆长再系小球,因为悬挂摆球后细线会发生形变。 3.摆球要选体积小、密度大的,这样可以减小空气阻力的影响。 5.单摆要保证在同一个竖直平面内摆动,不要使之成为圆锥摆。 6.要从摆球经过平衡位置处开始计时,不要从摆球到达最高点时开始计时。要准确记好摆动次数,不要多记或少记。 突破·关键能力 要点一 实验原理与操作 [例1] (实验原理与操作)(2025·江苏南通阶段练习)在“用单摆测量重力加速度”的实验中: (1)为了较精确地测量重力加速度的值,四种单摆组装方式最合理的是 。 D A B C D 【解析】 (1)摆球应该选择体积小、密度大的铁球,细线应选不易伸长的细丝线,为了防止在实验过程中摆球的摆动导致摆长发生改变,悬点要用铁夹固定。故D正确。 (2)在摆球自然下垂的状态下,用毫米刻度尺测得摆线长度为l;用游标卡尺测量摆球的直径d,示数如图甲所示,则d= mm;若测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示,秒表读数是 s。 16.3 135.2 【解析】 (2)游标卡尺的读数为主尺读数与游标尺读数之和,可知小球直径 d=16 mm+3×0.1 mm=16.3 mm, 题图乙中秒表读数为120 s+15.2 s=135.2 s。 (3)将小球从平衡位置拉开一个小角度静止释放,使其在竖直面内振动。待振动稳定后,从小球经过平衡位置时开始计时,测量N次全振动的时间为t,由 本次实验数据可求得g= (用l、d、N、t表示)。 (4)改变摆线长度l,重复实验,测得每次实验时单摆的振动周期T,作出l-T2图像为图丙中的 (选填“A”“B”或“C”)。 C (5)若实验操作不当,使得摆球没有在一个竖直平面内摆动,但仍然利用所测得的运动周期根据单摆周期公式计算重力加速度,则计算出的重力加速度比真实值 (选填“偏大”或“偏小”)。 偏大 要点二 数据处理 [例2] (实验数据处理)(2025·河南高考适应性考试)学生实验小组利用单摆测量当地的重力加速度。实验器材有:铁架台、细线、摆球、秒表、卷尺等。 回答下列问题: (1)实验时,将细线的一端连接摆球,另一端固定在铁架台上O点,如图甲所示,然后将摆球拉离平 ... ...
