第5節(jié)　實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度 課件

物理第二章機(jī)械振動(dòng)第5節(jié)實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度01基礎(chǔ)儲(chǔ)備明確原理02熱點(diǎn)實(shí)驗(yàn)典例解讀03分層演練素養(yǎng)達(dá)標(biāo)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．用單擺測(cè)量重力加速度．2．會(huì)使用秒表測(cè)量時(shí)間．3．能分析實(shí)驗(yàn)誤差的來(lái)源，并能采用適當(dāng)方法減小測(cè)量誤差．二、實(shí)驗(yàn)器材長(zhǎng)約1m的細(xì)線、開有小孔的金屬小球、帶有鐵夾的鐵架臺(tái)、刻度尺、秒表、游標(biāo)卡尺．四、實(shí)驗(yàn)步驟1．取出約1m的細(xì)線，細(xì)線的一端連接小球，另一端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，讓擺球自由下垂．五、數(shù)據(jù)分析將測(cè)量的數(shù)據(jù)與當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎迪啾容^，分析產(chǎn)生誤差的可能原因．六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論寫出實(shí)驗(yàn)結(jié)論七、注意事項(xiàng)1．實(shí)驗(yàn)所用的單擺應(yīng)符合理論要求，即線要細(xì)、輕、不易伸長(zhǎng)，擺球要體積小、質(zhì)量大(密度大)，并且最大偏角不超過(guò)5°.2．單擺懸線上端要固定，即用鐵夾夾緊，以免擺球擺動(dòng)時(shí)擺線長(zhǎng)度不穩(wěn)定．3．測(cè)量單擺周期時(shí)，應(yīng)從擺球經(jīng)過(guò)平衡位置(即最低點(diǎn))時(shí)開始計(jì)時(shí)，以后擺球從同一方向通過(guò)平衡位置時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)．4．?dāng)[動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)運(yùn)動(dòng)平面內(nèi)，不要形成圓錐擺．熱點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)操作與誤差分析【例1】在“用單擺測(cè)定重力加速度”實(shí)驗(yàn)中：(1)除長(zhǎng)約1m的細(xì)線、帶鐵夾的鐵架臺(tái)、有小孔的小球、游標(biāo)卡尺外，下列器材中，還需要________(填正確答案的標(biāo)號(hào))．A．秒表 B．米尺C．天平 D．彈簧秤(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)小球的直徑，如圖甲所示，則小球的直徑是________．(3)下列做法正確的是________(填正確答案的標(biāo)號(hào))．A．從擺球達(dá)到最高位置時(shí)開始計(jì)時(shí)B．記錄擺球完成一次全振動(dòng)的時(shí)間C．要讓擺球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)的角度不超過(guò)5°D．選用的細(xì)線應(yīng)細(xì)、質(zhì)量小，且不易伸長(zhǎng)(4)從懸點(diǎn)到球心的距離是擺長(zhǎng)L，改變擺長(zhǎng)L的長(zhǎng)度，測(cè)得6組L和對(duì)應(yīng)的周期T，畫出L－T2圖線，在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn)，兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)如圖乙所示，則重力加速度的表達(dá)式是____________________________．[解析]

(1)在實(shí)驗(yàn)中，需要測(cè)量單擺的周期，所以需要秒表，需要測(cè)量擺線的長(zhǎng)度，所以需要米尺，擺球的質(zhì)量不需要測(cè)量，所以不需要天平或彈簧秤，A、B正確．(2)游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為12mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.1×5mm＝0.5mm，所以最終讀數(shù)為12mm＋0.5mm＝12.5mm.[針對(duì)訓(xùn)練1]甲、乙兩個(gè)學(xué)習(xí)小組分別利用單擺測(cè)定重力加速度．(1)甲組同學(xué)采用圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置．①為比較準(zhǔn)確地測(cè)量出當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值，除秒表外，在下列器材中，還應(yīng)該選用________．(用器材前的字母表示)a．長(zhǎng)度接近1m的細(xì)繩b．長(zhǎng)度為30cm左右的細(xì)繩c．直徑為1.8cm的塑料球d．直徑為1.8cm的鐵球e．最小刻度為1cm的米尺f．最小刻度為1mm的米尺②該組同學(xué)先測(cè)出懸點(diǎn)到小球球心的距離l，然后用秒表測(cè)出單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t.請(qǐng)寫出重力加速度的表達(dá)式g＝________．(用所測(cè)物理量表示)(2)乙組同學(xué)在圖甲所示裝置的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)速度傳感器，如圖乙所示．將擺球拉開一小角度使其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，速度傳感器記錄了擺球振動(dòng)過(guò)程中速度隨時(shí)間變化的關(guān)系，如圖丙所示的v－t圖線．①由圖丙可知，該單擺的周期T＝________s.②更換擺線長(zhǎng)度后，多次測(cè)量，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用計(jì)算機(jī)作出T2－l(周期二次方—擺長(zhǎng))圖像，并根據(jù)圖像擬合得到方程T2＝4.04l＋0.035.由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝________________m/s2.(π2取9.86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字)熱點(diǎn)二實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例2】用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．(1)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在下列器材中選用______(選填選項(xiàng)前的字母)．A．長(zhǎng)度為1m左右的細(xì)線

B．長(zhǎng)度為30cm左右的細(xì)線C．直徑為1.8cm的塑料球D．直徑為1.8cm的鐵球(2)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則重力加速度g＝________(用L、n、t表示)．(3)下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做了部分計(jì)算處理．請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T＝________s，g＝________m/s2.組次123擺長(zhǎng)L/cm80.0090.00100.0050次全振動(dòng)時(shí)間t/s90.095.5100.5振動(dòng)周期T/s1.801.91

重力加速度g/(m·s－2)9.749.73

[針對(duì)訓(xùn)練2]利用單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中．(1)利用游標(biāo)卡尺測(cè)得金屬小球直徑如圖甲所示，小球直徑d＝________cm.(2)某同學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)如下表，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出L－T2圖像．由圖像可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝________m/s2(保留3位有效數(shù)字)．L/m0.4000.5000.6000.8001.200T2/s21.602.102.403.204.80(3)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，擺長(zhǎng)沒有加小球的半徑，其他操作無(wú)誤，那么他得到的實(shí)驗(yàn)圖像可能是下列圖像中的________．解析：(1)主尺讀數(shù)為2.2cm，副尺讀數(shù)為6×0.1mm＝0.6mm＝0.06cm，故球直徑為d＝2.2cm＋0.06cm＝2.