人教版高中物理选择性必修第一册第二章5实验用单摆测量重力加速度课件.ppt

5.实验：用单摆测量重力加速度第二章机械振动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，能熟练地使用秒表。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。实验目标必备知识·自主预习储备类型一实验原理与操作【典例1】某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。探究重构·关键能力达成(1)实验时除用到停表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的______(选填选项前的字母)。A．长约1m的橡皮绳B．长约1m的细线C．直径约2cm的匀质铁球D．直径约10cm的匀质木球BC(2)组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，这样做的目的是_____。A．保证摆动过程中摆长不变B．使周期测量更加准确C．保证摆球在同一竖直平面内摆动D．需要改变摆长时便于调节AD(3)某同学做实验时，测量出摆线长l后，忘记测量摆球直径，画出了T2-l图像，该图像对应下列图中的____。ABCD(4)为了减小实验误差，应该从摆球经过________(选填“最高点”或“最低点”)位置时候开始计时。D最低点[解析](1)为减小实验误差，实验时摆线的长度不能变化，所以需要长约1m的细线，故A错误，B正确；为减小空气阻力，摆球的密度要大，体积要小，所以需要直径约2cm的匀质铁球，故C正确，D错误。(2)铁架台的铁夹将橡皮夹紧，实验中防止摆线的长度改变，故A正确；周期测量是否更加准确主要取决于计时仪器，B错误；摆球是否在同一竖直平面内摆动，与实验仪器无关，故C错误；用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，在需要改变摆长的长度时，方便调节摆长，故D正确。类型二数据处理和误差分析【典例2】某同学在“用单摆测量重力加速度”的实验中进行了如下的操作：(1)用游标尺为10分度(测量值可精确到0.1mm)的游标卡尺测量摆球直径d，游标卡尺的示数如图甲所示，摆球直径为________cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长l0，通过计算得到摆长L。2.07(2)用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并计数为0，单摆每经过最低点一次计数一次，当数到n＝60时停表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T＝________s(结果保留三位有效数字)。2.25(3)①测量出多组周期T、摆长L的数值后，画出T2-L图像如图丙，造成图线不过坐标原点的原因可能是_____。A．摆球的振幅过小B．将l0计为摆长LC．将(l0＋d)计为摆长LD．摆球质量过大②根据图丙得出的g测量值________(选填“偏大”或“不受影响”)。B不受影响(4)在测量过程中，下列操作合理的是____。A．先测量好摆长，再将单摆悬挂到铁架台上B．释放单摆时，摆角尽量大些，以便观察C．单摆摆动稳定后，摆球经过平衡位置时开始计时D．单摆摆动过程中，若逐渐形成了圆锥摆，可以继续测量，不影响单摆的周期C(5)甲同学通过实验测得：悬点O到小球球心的距离L；计时开始后，从小球第一次通过平衡位置到第n次通过平衡位置所用的时间t。则重力加速度g＝________(用L、n、t表示)。(6)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期T1，然后把摆线缩短适当的长度Δl，再测出其振动周期T2。则该同学测出的重力加速度的表达式为g＝________(用所测得的物理量符号表示)。?(7)本实验测得的重力加速度一般略微偏小，这是由以下哪些误差造成的：______。A．小球经过平衡位置时计时，看不准平衡位置造成周期测量的系统误差B．小球球心位置较难确定，使摆长测量存在系统误差C．由于存在空气阻力，会减慢单摆的速度，使周期测量值比理论值偏大D．单摆摆动过程中，摆线会稍稍伸长，造成摆长的测量值比实际值偏小CD规律方法本实验引起误差的几种常见原因(1)g值偏大的原因。①单摆不在同一竖直平面内摆动，成为圆锥摆，等效摆长偏小；②测摆线长时，摆线拉得过紧；③将摆线的长度与小球直径之和作为摆长；④开始计时时，停表过晚按下；⑤测量周期时，误将摆球n次全振动记成了(n＋1)次。(2)g值偏小的原因。①摆线上端没有固定，振动中出现松动，使摆线变长；②开始计时时，停表过早按下；③实验中误将n次全振动记为(n－1)次。r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示______