物理选择性必修 第一册5 实验：用单摆测量重力加速度精品导学案

这是一份物理选择性必修 第一册5 实验：用单摆测量重力加速度精品导学案，共6页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，学习准备，学习过程，跟踪训练等内容，欢迎下载使用。




【学习目标】


1．学会用单摆测定当地的重力加速度。


2．能正确使用秒表。


3．巩固和加深对单摆周期公式的理解。


4．学习用累积法减小相对误差的方法。


【学习重难点】


1．学会用单摆测定当地的重力加速度。


2．学习用累积法减小相对误差的方法。


【学习准备】


长约lm的细丝线一根，球心开有小孔的金属小球一个，带有铁夹的铁架台一个，毫米刻度尺一根，秒表一块，游标卡尺一把。


【学习过程】


一、知识梳理


1．单摆的周期公式：T=2πlg


2．使用条件：（1）θ<5°


（2）小球为质点（大小与绳长相比可以忽略不计）


3．测量原理：g=4π2lT2


其中l为摆长，T为单摆的周期


二、实验装置


判断选择哪种装置











三、物理量的测量


1．测出单摆的________和________________就可求出当地的重力加速度g。


2．实验时用________测出____________次全振动的时间，求出平均值，即得周期。


3．在测量重力加速度的实验中，某同学用一根细线和一均匀小球制成单摆，他已经测得此单摆20个周期的时间t，从悬挂点到小球顶端的线长为l，还需要测量的物理量为________．将g用测得量表示，可得g＝________。


练习


1．下列器材在用单摆测重力加速度的实验中用到的有（ ）


A．天平 B．米尺


C．游标卡尺 D．铁架台


2．在用单摆测重力加速度的实验中，为减小误差（ ）


A．应选质量小的球做摆球


B．先使摆球摆动几次，从摆球经过平衡位置时开始计时


C．用停表测出30～50次全振动的时间，计算出平均周期


D．在测量摆线长度时，对安装好的单摆，要用力拉紧摆线后再测量


四、实验步骤


1．用__________测出悬线长度L（准确到毫米），用___________测出摆球的直径D。


2．将摆球从平衡位置拉开一个很小角度（不超过_______），然后放开摆球，使摆球在___________内摆动。


3．用秒表测出单摆完成30次或50次全振动的时间（注意记振动次数时，以摆线通过标记为准）。


4．计算出平均完成一次全振动所用的时间，这个时间就是单摆的__________。


5．改变摆长，重做几次实验，每次都要记录摆线长度L，振动次数以和振动总时间t。





6．根据单摆的周期公式，计算出每次实验的重力加速度，求出几次实验得到的重力加速度的平均值，即是本地区的重力加速度的平均值。


7．将测得的重力加速度数值与当地重力加速度数值加以比较，分析产生误差的可能原因。


五、注意事项


1．选择细线时应选择细、轻而且不易伸长，长度约_____左右的细线，小球应选密度_____、半径_____的金属球。


2．单摆摆线的上端应夹紧，不能卷在铁夹的杆上，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_____的距离，等于____________________。注意摆线长与摆长的区别。


4．要使单摆在__________内摆动，不要形成__________。


5．要注意控制摆球的最大摆角不超过_____。


6．计算单摆的振动次数时，应从小球通过最低位置时开始计时，同方向再次通过最低位置时，计数为1、2……。


7．改变悬线长度多次测量，最后求出g的平均值。


六、误差分析


1．系统误差：________________________________________________________。


2．偶然误差：________________________________________________________。


【例1】在用单摆测定重力加速度实验中：


（1）为了比较准确地测量出当地的重力加速度值，应选用下列所给器材中的哪些？将你所选用的器材前的字母填在题后的横线上。


A．长1m左右的细绳；B．长30cm左右的细绳；C．直径2cm的铅球；D．直径2cm的铁球；E．秒表；F．时钟；G．最小刻度是厘米的直尺；H．最小刻度是毫米的直尺。


所选器材是____________________________________________________________。


（2）实验时对摆线偏离竖直线的要求是_____________________________________；理由是_____________________________________________________________________。


【例2】在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=_____。


如果已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图示，那么单摆摆长是_____。如果测定了40次全振动的时间如图中秒表所示，那么秒表读数是_____s。单摆的摆动周期是_____s。





【例3】某同学在用单摆测定重力加速度的实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下：





以L为横坐标，T2为纵坐标，作出T2-L图象：并利用此图线求重力加速度。





【跟踪训练】


1．某同学在做利用单摆测定重力加速度实验中，如果测得的g值偏小，可能原因是（ ）


A．测摆线长时摆线拉得过紧


B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动使摆线长度增加了


C．开始记时时，秒表按下时刻滞后于单摆振动的记数


D．实验中误将49次全振动记为50次全振动


2．一位同学用单摆做测量重力加速度实验，他将摆挂起后，进行了如下步骤：


A．测摆长L：用米尺量出摆线的长度；


B．测周期T：将摆球拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始记时，同时将此次通过最低点作为第1次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按下秒表停止记时，读出这段时间t，算出单摆的周期T=t/60；


C．将所测得的L和T代人单摆的周期公式T=2πLg，算出g，将它作为实验的最后结果写入实验报告中去。（不要求进行误差计算）。


上述步骤中错误或遗漏的步骤有________，应改正为________________________。


3．用单摆测定重力加速度实验中，得到如下一组有关数据：





（1）利用上述数据在图中描出图线





（2）利用图线，取4π2=39.5，则重力加速度大小为________。


（3）在实验中，若测得g值偏小，可能是下列原因中的（ ）


A．计算摆长时，只考虑悬线长度，而未加小球半径


B．测量周期时，将九次全振动误记为n+1次全振动


C．计算摆长时，将悬线长加小球直径


D．单摆振动时，振幅偏小


4．在用单摆测重力加速度实验中，操作时，必须注意下面的问题。请在横线上填上题设中的关键问题。


A．摆球要选用密度较________而直径较________的小球。摆线要选取较________。且线径较________和不易伸长的线。


B．在固定摆线上端时应用铁夹夹紧，不要缠绕，悬点要固定不变，以免在摆动过程中________发生变化。


C．摆长是从________到________的距离，测量时要尽量准确。


D．实验时必须控制摆角在________以内，并且要让单摆在________内摆动。


E．测量单摆周期时，等单摆自由振动几次之后，从摆球经过________位置开始记时，因为这时摆球的速度________，容易观察，可以减小误差。


5．图中是一只秒表，这只秒表最小分度是________，最大计时是________。此表所记录的时间示数为________。


6．在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=________。某同学做此实验时，测得摆球直径为16.0mm，用米尺测量摆长，结果如图所示。测量单摆完成38次全振动的时间的秒表读数如图所示，则摆长L=________cm，秒表读数为________s，当地重力加速度为g=________m/s2（保留三位有效数字）。