高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 实验：用单摆测量重力加速度说课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册5 实验：用单摆测量重力加速度说课课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了定位·学习目标，梳理·必备知识，突破·关键能力，设计如表所示实验表格，答案1C，答案2BCEF，答案3摆球球心，答案4B，要点二数据处理，规律方法等内容，欢迎下载使用。

1.会依据单摆周期公式确定实验思路。2.能设计实验方案,会正确安装实验装置并进行实验操作。3.能正确使用刻度尺测量单摆的摆长,能正确使用停表测量单摆的振动周期。4.能正确处理数据,测出当地的重力加速度。5.能从多个角度进行实验误差分析。
一、实验目的用单摆测定当地的重力加速度。二、实验原理
三、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。
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,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。
六、误差分析1.单摆的振动不符合简谐运动的要求引起的系统误差(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时引起的误差(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.测定周期时引起的误差(1)开始计时和停止计时,秒表过早或过迟按下。
(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。七、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,不要选体积大、密度小的,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.计时要从摆球经过平衡位置开始计时,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。
要点一　实验原理与操作
[例1] 一位同学用单摆做测量重力加速度的实验,他将摆球挂起后,进行了如下步骤A.测摆长l:用米尺量出摆线的长度。
上面步骤中,若有遗漏或错误的地方,请在下面的横线做相应的改正,若没有,就不用填写(不要求进行误差计算)。(1)　 。 
解析:(1)摆长不等于摆线的长度,所以要用游标卡尺测出摆球直径d,摆长l等于摆线长与小球半径之和。
答案:(1)要用游标卡尺测出摆球直径d,摆长l等于摆线长与摆球半径之和
上面步骤中,若有遗漏或错误的地方,请在下面的横线做相应的改正,若没有,就不用填写(不要求进行误差计算)。(2)　 。 
上面步骤中,若有遗漏或错误的地方,请在下面的横线做相应的改正,若没有,就不用填写(不要求进行误差计算)。(3)　 。 
解析:(3)不能通过单独一次的实验数据作为最终结果,g应多测几次,然后取平均值作为实验最后结果。
答案:(3)g应测量多次,然后取平均值作为实验结果
[即时训练1] (2021·江苏镇江期末)某同学用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示:
(1)下列对测量原理的理解正确的是　　　　。　 
(2)为了利用单摆较准确地测出重力加速度,应当选用的器材是　 (多选)。A.长度为10 cm左右的细绳B.长度为100 cm左右的细绳C.直径为1.8 cm的钢球D.直径为1.8 cm的木球E. 最小刻度为1 mm的米尺F.停表、铁架台
解析:(2)为减小实验误差,应选择适当长些的细绳做摆线,摆线应选择B;为减小空气阻力对实验的影响,应选择质量大而体积小的球做摆球,因此摆球应选择C;实验需要测量摆长,需要用到刻度尺,实验需要测量单摆的周期,测周期需要停表,应把单摆固定在铁架台上,因此需要的实验器材有BCEF。
(3)然后进行以下必要的实验操作,请将横线部分内容补充完整。①测量单摆的摆长,即测量从摆线的悬点到　　　 　的距离; ②把此单摆从平衡位置拉开一个小角度后释放,使摆球在竖直面内摆动,测量单摆全振动30次(或50次)的时间,求出一次全振动的时间,即单摆振动的周期;③适当改变摆长,测量几次,并记录相应的摆长和周期;④根据测量数据画出图像,并根据单摆的周期公式,由图像计算重力加速度。
解析:(3)摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长,测量单摆的摆长,应测量从摆线的悬点到摆球球心的距离。
(4)该同学利用假期分别在北京和厦门两地做了此实验,比较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”,然后利用这两组实验数据绘制了T2-l 图像,如图所示,在北京测得的实验结果对应的图线是　　 　　(选填“A”或“B”)。 
[例2] (2021·上海期中)在做“用单摆测量重力加速度”的实验时,用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g=　　　。若已知摆球直径为2.00 cm,让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图甲所示,则单摆摆长是　　　 　 m。若测定了40次全振动的时间如图乙所示,则停表读数是　　 　　 s,单摆的摆动周期是　　　　 s。 
为了提高测量精度,需多次改变l值,并测得相应的T值。现将测得的六组数据标在以l为横坐标、T2为纵坐标的坐标系上,即图丙中用“·”表示的点,则:
(1)单摆做简谐运动应满足的条件是　　 　　。 
(1)偏角小于等于5°
[例2] (2021·上海期中)在做“用单摆测量重力加速度”的实验时,用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g=　 　 。若已知摆球直径为2.00 cm,让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图甲所示,则单摆摆长是　　　 　 m。若测定了40次全振动的时间如图乙所示,则停表读数是　　 　　 s,单摆的摆动周期是　　　　 s。 
(2)试根据图中给出的数据点作出T2和l的关系图线,根据图线可求出g=　　 　　 m/s2。(结果保留2位有效数字) 
答案:(2)图见解析　9.9
用图像法处理实验数据的技巧(1)用图像法处理数据既直观又方便,同时也能最大限度地减小偶然误差对实验结果造成的影响。(2)由于T-l的图像不是直线,不便于进行数据处理,所以采用T2-l的图像,目的是将曲线转换为直线,便于利用直线的斜率计算重力加速度。
[即时训练2] 某同学利用单摆测定当地的重力加速度。(1)实验室已经提供的器材有:铁架台、夹子、停表、游标卡尺。除此之外,还需要的器材有　　　　。 A.长度约为1 m的细线 B.长度约为30 cm的细线C.直径约为2 cm的钢球 D.直径约为2 cm的木球E.最小刻度为1 cm的直尺 F.最小刻度为1 mm的直尺
解析:(1)细线长度要远大于小球直径;小球需要体积小、质量大,所以选钢球;为了提高测量的精确度,选择毫米刻度尺。故选A、C、F。
[即时训练2] 某同学利用单摆测定当地的重力加速度。(2)该同学在测量单摆的周期时,他用停表记下了单摆做50次全振动的时间,如图甲所示,停表的读数为　　 　　 s。 
解析:(2)停表的读数为95.1 s。
[即时训练2] 某同学利用单摆测定当地的重力加速度。(3)下表是该同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
答案:(3)2.01　9.77
请计算出第3组实验中的T=　　　　 s,g=　　　　 m/s2。 
[即时训练2] 某同学利用单摆测定当地的重力加速度。(4)该同学经测量得到多组摆长l和对应的周期T,画出l-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图乙所示。则当地重力加速度的表达式g=　 。 
(1)由实验数据得出图b所示的拟合直线,图中纵轴表示　　　　。 
(2)Ic的国际单位制单位为　　　 　,由拟合直线得到Ic的值为　　 　　(保留到小数点后2位)。 
答案:(2)kg·m2　0.17　
(3)若摆的质量测量值偏大,重力加速度g的测量值　　 　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。