高中物理人教版 (2019)選擇性必修第一冊(cè)5 實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度說(shuō)課課件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

1.會(huì)依據(jù)單擺周期公式確定實(shí)驗(yàn)思路。2.能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,會(huì)正確安裝實(shí)驗(yàn)裝置并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。3.能正確使用刻度尺測(cè)量單擺的擺長(zhǎng),能正確使用停表測(cè)量單擺的振動(dòng)周期。4.能正確處理數(shù)據(jù),測(cè)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?.能從多個(gè)角度進(jìn)行實(shí)驗(yàn)誤差分析。
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠脝螖[測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取６?、?shí)驗(yàn)原理
三、實(shí)驗(yàn)器材長(zhǎng)約1 m的細(xì)線、有小孔的小球、帶鐵夾的鐵架臺(tái)、游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、停表。
四、實(shí)驗(yàn)步驟1.做單擺:將線的一端穿過(guò)小球的小孔,并打一個(gè)比孔大的結(jié)。然后把線的上端用鐵夾固定于鐵架臺(tái)上,鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊,使鐵夾伸到桌面以外,方便使用不同長(zhǎng)度的擺線,并在單擺的平衡位置處做上標(biāo)記。
4.變擺長(zhǎng):將單擺的擺長(zhǎng)變短(或變長(zhǎng)),重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次,測(cè)出相應(yīng)的擺長(zhǎng)l和周期T。
六、誤差分析1.單擺的振動(dòng)不符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的要求引起的系統(tǒng)誤差(1)單擺不在同一豎直平面內(nèi)振動(dòng),成為圓錐擺。(2)振幅過(guò)大,擺線偏離豎直方向的角度超過(guò)5°。2.測(cè)定擺長(zhǎng)l時(shí)引起的誤差(1)在未懸掛擺球前測(cè)定擺長(zhǎng)或漏加擺球半徑。(2)測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過(guò)緊或以擺球的直徑與擺線長(zhǎng)之和作為擺長(zhǎng)。(3)懸點(diǎn)未固定好,擺球擺動(dòng)時(shí)出現(xiàn)松動(dòng),使實(shí)際的擺長(zhǎng)不斷變長(zhǎng)。3.測(cè)定周期時(shí)引起的誤差(1)開(kāi)始計(jì)時(shí)和停止計(jì)時(shí),秒表過(guò)早或過(guò)遲按下。
(2)測(cè)定N次全振動(dòng)的時(shí)間為t,次數(shù)N數(shù)錯(cuò)。(3)計(jì)算單擺的全振動(dòng)次數(shù)時(shí),未從擺球通過(guò)最低點(diǎn)位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。七、注意事項(xiàng)1.擺線要選1 m左右,不要過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短,太長(zhǎng)測(cè)量不方便,太短擺動(dòng)太快,不易計(jì)數(shù)。2.測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)要先懸掛好擺球后再測(cè)量,不要先測(cè)擺長(zhǎng)再系小球,因?yàn)閼覓鞌[球后細(xì)線會(huì)發(fā)生形變。3.擺球要選體積小、密度大的,不要選體積大、密度小的,這樣可以減小空氣阻力的影響。
5.單擺要保證在同一個(gè)豎直平面內(nèi)擺動(dòng),不要使之成為圓錐擺。6.計(jì)時(shí)要從擺球經(jīng)過(guò)平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí),不要從擺球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。要準(zhǔn)確記好擺動(dòng)次數(shù),不要多記或少記。
要點(diǎn)一　實(shí)驗(yàn)原理與操作
[例1] 一位同學(xué)用單擺做測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn),他將擺球掛起后,進(jìn)行了如下步驟A.測(cè)擺長(zhǎng)l:用米尺量出擺線的長(zhǎng)度。
上面步驟中,若有遺漏或錯(cuò)誤的地方,請(qǐng)?jiān)谙旅娴臋M線做相應(yīng)的改正,若沒(méi)有,就不用填寫(xiě)(不要求進(jìn)行誤差計(jì)算)。(1)　。?
解析:(1)擺長(zhǎng)不等于擺線的長(zhǎng)度,所以要用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑d,擺長(zhǎng)l等于擺線長(zhǎng)與小球半徑之和。
答案:(1)要用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑d,擺長(zhǎng)l等于擺線長(zhǎng)與擺球半徑之和
上面步驟中,若有遺漏或錯(cuò)誤的地方,請(qǐng)?jiān)谙旅娴臋M線做相應(yīng)的改正,若沒(méi)有,就不用填寫(xiě)(不要求進(jìn)行誤差計(jì)算)。(2)　。?
上面步驟中,若有遺漏或錯(cuò)誤的地方,請(qǐng)?jiān)谙旅娴臋M線做相應(yīng)的改正,若沒(méi)有,就不用填寫(xiě)(不要求進(jìn)行誤差計(jì)算)。(3)　。?
解析:(3)不能通過(guò)單獨(dú)一次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為最終結(jié)果,g應(yīng)多測(cè)幾次,然后取平均值作為實(shí)驗(yàn)最后結(jié)果。
答案:(3)g應(yīng)測(cè)量多次,然后取平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果
[即時(shí)訓(xùn)練1] (2021·江蘇鎮(zhèn)江期末)某同學(xué)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示:
(1)下列對(duì)測(cè)量原理的理解正確的是　　　　?！?
(2)為了利用單擺較準(zhǔn)確地測(cè)出重力加速度,應(yīng)當(dāng)選用的器材是　 (多選)。A.長(zhǎng)度為10 cm左右的細(xì)繩B.長(zhǎng)度為100 cm左右的細(xì)繩C.直徑為1.8 cm的鋼球D.直徑為1.8 cm的木球E. 最小刻度為1 mm的米尺F.停表、鐵架臺(tái)
解析:(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇適當(dāng)長(zhǎng)些的細(xì)繩做擺線,擺線應(yīng)選擇B;為減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,應(yīng)選擇質(zhì)量大而體積小的球做擺球,因此擺球應(yīng)選擇C;實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量擺長(zhǎng),需要用到刻度尺,實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量單擺的周期,測(cè)周期需要停表,應(yīng)把單擺固定在鐵架臺(tái)上,因此需要的實(shí)驗(yàn)器材有BCEF。
(3)然后進(jìn)行以下必要的實(shí)驗(yàn)操作,請(qǐng)將橫線部分內(nèi)容補(bǔ)充完整。①測(cè)量單擺的擺長(zhǎng),即測(cè)量從擺線的懸點(diǎn)到　　　　的距離;?②把此單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)小角度后釋放,使擺球在豎直面內(nèi)擺動(dòng),測(cè)量單擺全振動(dòng)30次(或50次)的時(shí)間,求出一次全振動(dòng)的時(shí)間,即單擺振動(dòng)的周期;③適當(dāng)改變擺長(zhǎng),測(cè)量幾次,并記錄相應(yīng)的擺長(zhǎng)和周期;④根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫(huà)出圖像,并根據(jù)單擺的周期公式,由圖像計(jì)算重力加速度。
解析:(3)擺線長(zhǎng)度與擺球半徑之和是單擺擺長(zhǎng),測(cè)量單擺的擺長(zhǎng),應(yīng)測(cè)量從擺線的懸點(diǎn)到擺球球心的距離。
(4)該同學(xué)利用假期分別在北京和廈門(mén)兩地做了此實(shí)驗(yàn),比較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長(zhǎng)l的關(guān)系”,然后利用這兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制了T2-l 圖像,如圖所示,在北京測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的圖線是　　　　(選填“A”或“B”)。?
[例2] (2021·上海期中)在做“用單擺測(cè)量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí),用擺長(zhǎng)l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g=　　　。若已知擺球直徑為2.00 cm,讓刻度尺的零刻度線對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn),擺線豎直下垂,如圖甲所示,則單擺擺長(zhǎng)是　　　　 m。若測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖乙所示,則停表讀數(shù)是　　　　 s,單擺的擺動(dòng)周期是　　　　 s。?
為了提高測(cè)量精度,需多次改變l值,并測(cè)得相應(yīng)的T值?，F(xiàn)將測(cè)得的六組數(shù)據(jù)標(biāo)在以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)的坐標(biāo)系上,即圖丙中用“·”表示的點(diǎn),則:
(1)單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)應(yīng)滿(mǎn)足的條件是　　　　。?
(1)偏角小于等于5°
[例2] (2021·上海期中)在做“用單擺測(cè)量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)時(shí),用擺長(zhǎng)l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g=　　。若已知擺球直徑為2.00 cm,讓刻度尺的零刻度線對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn),擺線豎直下垂,如圖甲所示,則單擺擺長(zhǎng)是　　　　 m。若測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖乙所示,則停表讀數(shù)是　　　　 s,單擺的擺動(dòng)周期是　　　　 s。?
(2)試根據(jù)圖中給出的數(shù)據(jù)點(diǎn)作出T2和l的關(guān)系圖線,根據(jù)圖線可求出g=　　　　 m/s2。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)?
答案:(2)圖見(jiàn)解析　9.9
用圖像法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的技巧(1)用圖像法處理數(shù)據(jù)既直觀又方便,同時(shí)也能最大限度地減小偶然誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成的影響。(2)由于T-l的圖像不是直線,不便于進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,所以采用T2-l的圖像,目的是將曲線轉(zhuǎn)換為直線,便于利用直線的斜率計(jì)算重力加速度。
[即時(shí)訓(xùn)練2] 某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?1)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)提供的器材有:鐵架臺(tái)、夾子、停表、游標(biāo)卡尺。除此之外,還需要的器材有　　　　。?A.長(zhǎng)度約為1 m的細(xì)線 B.長(zhǎng)度約為30 cm的細(xì)線C.直徑約為2 cm的鋼球 D.直徑約為2 cm的木球E.最小刻度為1 cm的直尺 F.最小刻度為1 mm的直尺
解析:(1)細(xì)線長(zhǎng)度要遠(yuǎn)大于小球直徑;小球需要體積小、質(zhì)量大,所以選鋼球;為了提高測(cè)量的精確度,選擇毫米刻度尺。故選A、C、F。
[即時(shí)訓(xùn)練2] 某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?2)該同學(xué)在測(cè)量單擺的周期時(shí),他用停表記下了單擺做50次全振動(dòng)的時(shí)間,如圖甲所示,停表的讀數(shù)為　　　　 s。?
解析:(2)停表的讀數(shù)為95.1 s。
[即時(shí)訓(xùn)練2] 某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?3)下表是該同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并做了部分計(jì)算處理。
答案:(3)2.01　9.77
請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T=　　　　 s,g=　　　　 m/s2。?
[即時(shí)訓(xùn)練2] 某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?4)該同學(xué)經(jīng)測(cè)量得到多組擺長(zhǎng)l和對(duì)應(yīng)的周期T,畫(huà)出l-T2圖線,然后在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn),坐標(biāo)如圖乙所示。則當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_(dá)式g=　。?
(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出圖b所示的擬合直線,圖中縱軸表示　　　　。?
(2)Ic的國(guó)際單位制單位為　　　　,由擬合直線得到Ic的值為　　　　(保留到小數(shù)點(diǎn)后2位)。?
答案:(2)kg·m2　0.17　
(3)若擺的質(zhì)量測(cè)量值偏大,重力加速度g的測(cè)量值　　　　(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。?

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