物理选择性必修 第一册5 实验：用单摆测量重力加速度完美版课件ppt

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第二章 机械振动第5节 实验：用单摆测定重力加速度 曾经有个广东人到瑞士旅游，看到摆钟很漂亮，就买了一个回家，但是回到广东之后发现摆钟计时不准了，而在瑞士买的时候是很准的。后来就打电话投诉，但经过鉴定摆钟的质量是没有问题的。那问题出现在哪里？摆钟是走慢了还是走快了？如何进行校准呢？测量重力加速度的物理意义 了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。为此，就需要了解测量重力加速度的方法。 惠更斯在推导出单摆的周期公式后，用一个单摆测出了巴黎的重力加速度。我们也可以采用同样的办法，测量所在地区的重力加速度数值。当摆角较小时，单摆做简谐运动，根据其周期公式可得 惠更斯实验思路 想一想，要根据上式测量重力加速度，需要测量哪些物理量？应该如何设计实验装置、选择实验器材？怎样才能减小实验误差？一、实验目的和原理铁架台（带铁夹），中心有孔的金属小球，约1m长的细线，米尺，游标卡尺（选用），停表 二、实验器材1．做单摆 (1)让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔稍大一些的结，制成一个单摆。 (2)把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处作上标记。三、实验步骤2．测摆长用米尺量出从悬点到小球上端的悬线长l0，再用游标卡尺测量出摆球的直径d，则摆长l＝l0＋ 。测摆线长度测摆球的直径三、实验步骤3．测周期 将单摆从平衡位置拉开一个小角度(摆角小于5°)，然后释放摆球让单摆在竖直平面内摆动。当单摆摆动稳定后，过平衡位置时开始计时，测量30～50次全振动的时间。计算出完成一次全振动的时间，即为单摆的振动周期T。秒表测单摆的周期三、实验步骤4．改变摆长重测周期 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。2分7.6秒秒表的读数1分51.4秒秒表的读数 每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式 中求出g值，最后求出g的平均值。设计如表所示实验表格 四、数据分析平均值法由T＝2π 得T2＝ l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。四、数据分析图像法  五、误差分析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。（ 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．选择细线时应选择细、轻而且不易伸长，长度约1米左右的细线，小球应选密度较大、半径较小的金属球。2．单摆摆线的上端应夹紧，不能卷在铁架台的杆上，以免造成悬点不固定，摆长变化的现象。3．测量摆长时应注意是悬点到球心的距离，等于摆线长加上小球半径。注意摆线长与摆长的区别。六、注意事项 六、注意事项 实验改进1.物体作自由落体运动：2.物体从光滑的斜面上由静止下滑：3.物体静止于水平面上：4.用打点计时器：5.用圆锥摆： 6.滴水法测重力加速度：g=2H(N-1)2/t2其他方法测定重力加速度【典例1】某同学学了《单摆》这一节后，回家去研究了摆钟。他把摆钟简化为单摆，先测得摆线长为，再用游标卡尺测了摆钟下面圆铁饼的直径d，如图所示。然后用秒表记录了摆钟完整摆动60次所用的时间。除读数外，本题的计算结果均保留到小数点后面两位。则：（1） 如图甲，游标卡尺的读数为_________cm。（2）如图乙，秒表所示读数为______秒，测出摆钟的周期为______秒。【正确答案】   2.300     31.3     0.52    （3）按单摆模型算出摆钟的周期为___________秒（当地的重力加速度为9.80m/s2）。实验测出的摆钟周期与按单摆模型算出摆钟的周期差别有点大，通过查资料该同学明白摆钟可以处理成单摆模型，但等效摆长与他的处理的结果不同。（4）该同学某次把在重庆走时准确的摆钟带到北京，发现钟走___________（填“快”或“慢”）了，要让该钟在北京也走时准确，他应该___________（填“调长”或“调短”）摆长。【正确答案】  0.63     快     调长【典例2】在“利用单摆测重力加速度”的实验中（1）以下做法中正确的是________；A．测量摆长的方法：用刻度尺量出从悬点到摆球间的细线长B．测量周期时，从小球到达最大振幅位置开始计时，摆球完成50次全振动时，及时截止，然后求出完成一次全振动的时间C．要保证单摆自始至终在同一竖直面内摆动D．单摆振动时，应注意使它的偏角开始时不能小于10°（2）某同学先用米尺测得摆线长为97.43cm，用游标卡尺测得摆球直径为 2.125cm，则单摆的摆长为________cm；【答案】C 98.49  （3）然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图乙所示为________s。在“用单摆测定重力加速度”的实验中，由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长L，测得多组周期T和L的数据，作出l－T2图像，如图丙所示。实验得到的L－T2图像是________（选填“a”“b”或“c”）；小球的直径是________cm；【答案】 100.0     c     1.2