2.5實(shí)驗(yàn)用單擺測量重力加速度課件-高二上學(xué)期物理人教版選擇性2

2.5實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度第二章

機(jī)械振動(dòng)

了解地球表面重力加速度的分布，對地球物理學(xué)、航空航天技術(shù)及大地測量等領(lǐng)域有十分重要的意義。為此，就需要了解測量重力加速度的方法。思考：求重力加速度的方法有哪些？根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)公式h=gt2求解根據(jù)單擺周期公式求解這節(jié)課我們利用單擺周期公式來測量重力加速度。根據(jù)機(jī)械能守恒定律mgh=mv2求解一、實(shí)驗(yàn)思路當(dāng)擺角較小時(shí)，單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)，根據(jù)其周期公式T=2πg(shù)=思考：要根據(jù)上式測量重力加速度，需要測量哪些物理量？應(yīng)該如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置、選擇實(shí)驗(yàn)器材？怎樣才能減小實(shí)驗(yàn)誤差？擺長L和周期T二、實(shí)驗(yàn)裝置圖1實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，并把細(xì)線上端固定在鐵架臺上，就制成一個(gè)單擺。思考：1.應(yīng)該如何選擇細(xì)線和擺球？橡皮筋細(xì)繩大木球乒乓球小鋼球粗麻繩2.應(yīng)該如何選擇懸掛方式？三、物理量的測量1.擺長的測量擺長為L=L線+r(1)用米尺量出懸線長L線，準(zhǔn)確到毫米。(2)用游標(biāo)卡尺測擺球直徑，算出半徑r，也準(zhǔn)確到毫米。051001L線我們一般用停表測量單擺的周期。也可以用電子表中的秒表測量單擺的周期。031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314測量方法:

將單擺從平衡位置拉開一個(gè)小角度(擺角小于5°)，然后釋放擺球讓單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定后，過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下停表，以后每當(dāng)擺球從同一方向通過平衡位置時(shí)計(jì)數(shù)1次；測量30～50次全振動(dòng)的時(shí)間。計(jì)算出完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，即為單擺的振動(dòng)周期T。三、物理量的測量記測量n次全振動(dòng)的時(shí)間t。

周期為T=三、物理量的測量031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314機(jī)械停表的讀數(shù)2min=120st=127.6s三、物理量的測量031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314機(jī)械停表的讀數(shù)1.5min=90st=141.4s四、數(shù)據(jù)分析求重力加速度把測得的周期和擺長的數(shù)值代入公式求出重力加速度g的值來。多次測量求平均值改變擺長，重做幾次實(shí)驗(yàn),計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度，填入設(shè)計(jì)的表格中。最后求出幾次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的平均值。實(shí)驗(yàn)次數(shù)擺長l(m)周期T(s)加速度g(m/s2)g的平均值1

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在用單擺測量重力加速度時(shí)，若所用的擺球質(zhì)量分布不均勻，不能用擺線長加球半徑得到單擺的擺長。我們采用如下方法解決這個(gè)問題：

由①②兩式可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?/p>

反思改進(jìn)1.04320.80.50l/mT2/s2圖像法處理數(shù)據(jù)：g=T2=L作出T2-L圖像：斜率k=g=如果要求用圖像法來測定重力加速度，哪么應(yīng)該如何建立坐標(biāo)系？思考：四、數(shù)據(jù)分析五、誤差分析

七、注意事項(xiàng)

用單擺測量重力加速度實(shí)驗(yàn)思路實(shí)驗(yàn)裝置物理量的測量數(shù)據(jù)處理T=2πg(shù)=選擇細(xì)輕又不易伸長的線金屬球的密度應(yīng)較大，直徑應(yīng)較小公式法，求平均值圖像法，做T2-L圖像測量擺長L和周期T

【練習(xí)1】(多選)在做“用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)”中為了減小誤差，應(yīng)注意的事項(xiàng)是()A．?dāng)[球以選密度大，體積小的小球?yàn)楹?；B．長以0.25米為宜；C．?dāng)[角應(yīng)小于5°；D．?dāng)[線的懸點(diǎn)要固定，才不會(huì)在擺動(dòng)中出現(xiàn)移動(dòng)或晃動(dòng)；E．要使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，不得使其形成錐形擺或擺球轉(zhuǎn)動(dòng)；F．測量周期時(shí)，應(yīng)從擺球通過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)①A、B、C、D項(xiàng)正確

②只有E、F項(xiàng)正確③ACDEF正確

④都正確解析：為了減小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)選密度大，體積小的小球，A對；只有當(dāng)擺角很小時(shí)，一般小于50，單擺的運(yùn)動(dòng)才可以看作簡諧運(yùn)動(dòng)，C對；懸點(diǎn)要固定好，要在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，D、E對；測量周期時(shí)，小球到達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)刻不易把握，應(yīng)在小球過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，F(xiàn)對。③

【練習(xí)2】有一單擺，其擺長l=1.02m,擺球的質(zhì)量m=0.10kg，已知單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)，單擺振動(dòng)30次用的時(shí)間t=60.8s，試求：(1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌啻螅?2)如果將這個(gè)擺改為秒擺，擺長應(yīng)怎樣改變？改變多少？解析：(1)當(dāng)單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，其周期公式由此可得又代入數(shù)據(jù)解得g=9.79m/s2。

【練習(xí)3】某同學(xué)用單擺測當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?他測出了擺線長度L和擺動(dòng)周期T，如圖(a)所示.通過改變懸線長度L，測出對應(yīng)的擺動(dòng)周期T，獲得多組T與L，再以T2為縱軸、L為橫軸畫出函數(shù)關(guān)系圖象如圖(b)所示.