《创新课堂》第二章 机械振动 5.实验用单摆测量重力加速度 课件 高中物理选择性必修第一册（人教版）

(课件网) 5.实验：用单摆测量重力加速度 01 实验基础落实 目 录 02 实验技能培养 03 课时作业 01 PART 实验基础落实 一、实验目的 1. 理解用单摆测量重力加速度的原理和方法。 2. 学会用单摆测量当地的重力加速度。 3. 会用公式法、图像法求解重力加速度。 二、实验原理 　单摆在偏角很小（小于5°）时的往复运动，可看成 运动，其 周期T＝2π ，可得g＝ 　　。据此，通过实验测出摆长l和周期T，即 可计算得到当地的重力加速度。 简谐　 　 三、实验器材 　铁架台及铁夹、金属小球（上面有一个通过球心的小孔）、停表、细线 （长1 m左右）、 （最小刻度为mm）、 。 刻度尺　 游标卡尺　 四、实验步骤 1. 做单摆：将线的一端穿过小球的小孔，并打一个比孔大的结。然后把线 的上端用铁夹固定于铁架台上，在 处做上标记。 2. 测摆长：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＝ 。 3. 测周期：将单摆从平衡位置拉开一个小于5°的角，然后释放摆球，当 单摆振动稳定后，过 时开始用秒表计时，测量N次（一般取 30～50次）全振动的时间t，则周期T＝ 。 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。 平衡位置　 l线＋　 平衡位置　 　 五、数据分析 1. 公式法：根据公式g＝，将每次实验的l、N、t数值代入，计算重 力加速度g，然后取平均值。 2. 图像法： 作出T2 -l图像，由T2＝可知，T2-l图线是一条过原点的 ，如图 所示，其斜率k＝ 　　 ，求出k，可得g＝ 　　。 直线　 　 　 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. 摆长要悬挂好摆球后再测，不要先测摆长再系小球，因为悬挂摆球后细 绳会发生形变。 3. 计算摆长时要将摆线长加上摆球半径，不要把摆线长当作摆长。 4. 摆球要选体积小、密度大的，不要选体积大、密度小的，这样可以减小 空气阻力的影响。 5. 摆角要小于5°（具体实验时可以小于10°），不要过大，因为摆角过 大，单摆的振动不再是简谐运动，公式T＝2π将不再适用。 6. 单摆要在竖直平面内摆动，不要使之成为圆锥摆。 7. 要从平衡位置计时，不要从摆球到达最高点时开始计时。 8. 要准确记好摆动次数，不要多记或少记。 七、误差分析 1. 系统误差主要来源 （1）单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，球、线是否符合 要求。 （2）小球做圆锥摆而不是在同一竖直平面内的振动等。 2. 偶然误差主要来源 （1）测量摆长l时引起的误差 ①在未悬挂摆球前测量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。 （2）测量周期时引起的误差 ①开始计时和停止计时时，停表过早或过迟按下。 ②测量N次全振动的时间为t时，次数N数错。 ③计算单摆的全振动次数时，未从摆球通过最低位置时开始计时。 02 PART 实验技能培养 类型一｜教材原型实验 【例1】　（2025·山东枣庄月考）某实验小组用如图甲所示的装置做“用 单摆测量重力加速度”的实验。 （1）下列叙述正确的是 （填序号前的字母）。 A. 长度不同的1 m和30 cm的同种细线，选用1 m的细线做摆线 B. 如图乙中A、B、C，摆线上端的三种悬挂方式，选A方式更好 C. 摆球经过平衡位置时开始计时，用60次经过平衡位置的时间除以60作为 单摆振动的周期 D. 如图丙中，由于操作失误，致使摆球不在同一竖直平面内运动，而是 在一个水平面内做圆周运动，求出的重力加速度与实际值相比偏大 AD　 解析： 长度不同的1 m和30 cm的同种细线，选用1 m的细线做摆线， 故A正确；如图乙中A、B、C摆线 ... ...