物理选择性必修 第一册第二章 机械振动5 实验：用单摆测量重力加速度授课ppt课件

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实验：用单摆测量重力加速度
答案:需要测量周期和摆长.周期可以用停表测量,为减小误差,可以测量多次全振动时间,然后求平均值.摆长应该是细线的长度加小球的半径,细线长度可以用刻度尺测量,小球的直径可以用游标卡尺测量.为减小实验误差,应该选用质量大、体积小的球,还要使单摆的悬点固定,摆角要小一些.实验装置如图所示.
五、注意事项1.选择摆线时要选用细、轻又不易伸长的线,长度一般在 1 m 左右;小球应选用密度较大、直径较小 (最好不超过2 cm) 的金 属球.2.悬点要固定,单摆悬线的上端不可随意卷在铁架台的杆上,应夹紧在铁夹中.3.小球摆动时控制摆线偏离竖直方向的摆角不超过5°.4.摆球摆动时,将小球由最大位移处静止释放,摆动轨迹始终在同一竖直平面内,不要形成圆锥摆.
命题角度1　巩固强化——应该怎么做
【典例1】用单摆测重力加速度的实验装置如图所示.
(1)实验中,摆线与悬点连接处要用铁夹夹住,不能随意地将摆线绕在铁架上,其原因是　　　　. A.防止摆角大于5°B.防止测量摆长时无法得到较精确的数据C.防止摆球在摆动过程中摆长发生变化D.防止摆线固定点松动,造成摆长越来越长
(2)以下是某同学在实验中记录的两组数据,请根据表格数据,把表格中需要计算的物理量填上,并求出当地的重力加速度(保留两位小数,π取3.14)
本次实验测得当地的重力加速度g=　　　m/s2. (3)若两个摆长不等的单摆,摆球质量之比m1∶m2=2∶3,在同一地方做小角度摆动时摆角相等,它们通过最低点时的速度之比v1∶v2=3∶2,则它们的周期之比T1∶T2=　　　　. 
答案:(1)C　(2)①98　②9.66　③80　④9.74　9.70 (3)3∶2
【典例2】某同学利用单摆测当地重力加速度.(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示,小球直径d=　　　　cm. 
(2)该同学的测量数据如下表所示,请在图乙中画出l-T2图像.
由图像可得重力加速度g=　　m/s2(结果保留3位有效数字). 
(3)该同学在实验过程中,摆长没有加小球的半径,其他操作无误,那么他得到的实验图像可能是下列图像中的　　　　. 
答案:(1)2.26　(2)见解析图.　9.86　(3)B 
命题角度2　拓展迁移——还能怎么做
【典例3】某同学利用单摆测量重力加速度.(1)用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示,则小球的直径为　　　　mm.用停表测出单摆多次全振动时间如图乙所示,停表读数为　　　　s. 
(2)若该同学测得的重力加速度数值大于当地重力加速度的数值,则引起这一误差的原因可能是　　　　. A.误将摆线长当作摆长B.误将摆线长与球的直径之和当作摆长C.误将n次全振动次数计为n+1次D.误将n次全振动次数计为n-1次
(3)另有一实验小组同学进行了实验创新,实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F大小随时间t变化的图像如图丙所示,并且测量了摆线的长度l0和摆球直径d,则测得当地重力加速度g=　　　(用本小题及图中的字母表示) 
【典例4】某同学利用单摆测重力加速度.(1)从下列器材中选用最合适的器材(填写器材代号)　 　. A.小铁球B.小塑料球C.20 cm长的细线D.100 cm长的细线E.手表F.时钟G.停表
(2)若测得的g值偏大,则可能的原因是　　　. A.摆球的质量太大B.测摆长时,仅测了线长,未加小球半径C.测周期时,把n次全振动误记为n+1次D.摆球上端未固定牢固,振动中出现松动(摆长变长)
(3)该同学想进一步验证单摆的周期和重力加速度的关系,但又不可能去不同的地区做实验.该同学就将单摆与光电门传感器安装在一块摩擦不计、足够大的板上,使板与水平面的夹角为α,让摆球在斜面上做小角度摆动,如图甲所示.利用该装置可以验证单摆的周期和等效重力加速度的关系.若保持摆长不变,则实验中需要测量的物理量有 .和　　 .若利用实验所测物理量绘制的图线如图乙所示,则图像中的纵坐标表示　　　,横坐标表示　　　.