物理5 實驗：用單擺測量重力加速度課文配套課件ppt-課件下載-教習網(wǎng)

1．明確用單擺測量重力加速度的原理和方法。2．知道如何選擇實驗器材，能熟練地使用秒表。3．學會用單擺測當?shù)氐闹亓铀俣?，掌握減小實驗誤差的方法。
必備知識·自主預習儲備
類型一　實驗原理與操作【典例1】　某實驗小組的同學用如圖所示的裝置做“用單擺測量重力加速度”實驗。
探究重構·關鍵能力達成
(1)實驗時除用到停表、刻度尺外，還應該用到下列器材中的______(選填選項前的字母)。A．長約1 m的橡皮繩B．長約1 m的細線C．直徑約2 cm的勻質鐵球D．直徑約10 cm的勻質木球
(2)組裝單擺時，在擺線上端的懸點處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，這樣做的目的是_____。A．保證擺動過程中擺長不變B．使周期測量更加準確C．保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動D．需要改變擺長時便于調節(jié)
(3)某同學做實驗時，測量出擺線長l后，忘記測量擺球直徑，畫出了T2-l圖像，該圖像對應下列圖中的____。
A　　　　B　　　　C　　　D
(4)為了減小實驗誤差，應該從擺球經(jīng)過________(選填“最高點”或“最低點”)位置時候開始計時。
[解析]　(1)為減小實驗誤差，實驗時擺線的長度不能變化，所以需要長約1 m的細線，故A錯誤，B正確；為減小空氣阻力，擺球的密度要大，體積要小，所以需要直徑約2 cm的勻質鐵球，故C正確，D錯誤。(2)鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，實驗中防止擺線的長度改變，故A正確；周期測量是否更加準確主要取決于計時儀器，B錯誤；擺球是否在同一豎直平面內(nèi)擺動，與實驗儀器無關，故C錯誤；用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，在需要改變擺長的長度時，方便調節(jié)擺長，故D正確。
類型二　數(shù)據(jù)處理和誤差分析【典例2】　某同學在“用單擺測量重力加速度”的實驗中進行了如下的操作：(1)用游標尺為10分度(測量值可精確到0.1 mm)的游標卡尺測量擺球直徑d，游標卡尺的示數(shù)如圖甲所示，擺球直徑為________cm。把擺球用細線懸掛在鐵架臺上，測量擺線長l0，通過計算得到擺長L。
(2)用停表測量單擺的周期。當單擺擺動穩(wěn)定且到達最低點時開始計時并計數(shù)為0，單擺每經(jīng)過最低點一次計數(shù)一次，當數(shù)到n＝60時停表的示數(shù)如圖乙所示，該單擺的周期是T＝________s(結果保留三位有效數(shù)字)。
(3)①測量出多組周期T、擺長L的數(shù)值后，畫出T 2-L圖像如圖丙，造成圖線不過坐標原點的原因可能是_____。A．擺球的振幅過小B．將l0計為擺長LC．將( l0＋d )計為擺長LD．擺球質量過大②根據(jù)圖丙得出的g測量值________(選填“偏大”或“不受影響”)。
(4)在測量過程中，下列操作合理的是____。A．先測量好擺長，再將單擺懸掛到鐵架臺上B．釋放單擺時，擺角盡量大些，以便觀察C．單擺擺動穩(wěn)定后，擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時D．單擺擺動過程中，若逐漸形成了圓錐擺，可以繼續(xù)測量，不影響單擺的周期
(5)甲同學通過實驗測得：懸點O到小球球心的距離L；計時開始后，從小球第一次通過平衡位置到第n次通過平衡位置所用的時間t。則重力加速度g＝________(用L、n、t表示)。(6)該小組的另一同學沒有使用游標卡尺也測出了重力加速度。他采用的方法是：先測出一擺線較長的單擺的振動周期T1，然后把擺線縮短適當?shù)拈L度Δl，再測出其振動周期T2。則該同學測出的重力加速度的表達式為g＝________(用所測得的物理量符號表示)。
(7)本實驗測得的重力加速度一般略微偏小，這是由以下哪些誤差造成的：______。A．小球經(jīng)過平衡位置時計時，看不準平衡位置造成周期測量的系統(tǒng)誤差B．小球球心位置較難確定，使擺長測量存在系統(tǒng)誤差C．由于存在空氣阻力，會減慢單擺的速度，使周期測量值比理論值偏大D．單擺擺動過程中，擺線會稍稍伸長，造成擺長的測量值比實際值偏小
規(guī)律方法　本實驗引起誤差的幾種常見原因(1)g值偏大的原因。①單擺不在同一豎直平面內(nèi)擺動，成為圓錐擺，等效擺長偏小；②測擺線長時，擺線拉得過緊；③將擺線的長度與小球直徑之和作為擺長；④開始計時時，停表過晚按下；⑤測量周期時，誤將擺球n次全振動記成了(n＋1)次。(2)g值偏小的原因。①擺線上端沒有固定，振動中出現(xiàn)松動，使擺線變長；②開始計時時，停表過早按下；③實驗中誤將n次全振動記為(n－1)次。
(1)由實驗數(shù)據(jù)得出圖乙所示的擬合直線，圖中縱軸表示________。(2)Ic的國際單位制單位為________，由擬合直線得到Ic的值為_____(保留到小數(shù)點后兩位)。(3)若擺的質量測量值偏大，重力加速度g的測量值______(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。
1．在“利用單擺測重力加速度”的實驗中，某同學想進一步驗證單擺的周期和重力加速度的關系，但又不可能去不同的地區(qū)做實驗。該同學就將單擺與光電門傳感器安裝在一塊摩擦不計、足夠大的板上，使板傾斜α角度，讓擺球在板的平面內(nèi)做小角度擺動，如圖甲所示。利用該裝置可以驗證單擺的周期和等效重力加速度的關系。若保持擺長不變，則實驗中需要測量的物理量有_____________________________。若從實驗中得到所測物理量數(shù)據(jù)的圖線如圖乙所示，則圖像中的縱坐標表示________，橫坐標表示_______。
應用遷移·隨堂評估自測
木板傾角α和單擺振動的周期T
2．小福同學在做“用單擺測量重力加速度大小”的實驗。(1)下列最合理的裝置是____。
A　　　　B　　　　　C　　　　D
(2)該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機擬合得到的方程為T 2＝4.04l＋0.05(s2)。由此可以得出當?shù)刂亓铀俣萭＝______m/s2(π取3.14，結果保留3位有效數(shù)字)，從方程中可知T2與l沒有成正比關系，其原因可能是_____。A．開始計時時，小球可能在最高點B．小球擺動過程中，可能擺角太大C．計算擺長時，可能加了小球的直徑D．計算擺長時，可能忘了加小球半徑
3．在如圖甲“用單擺測量重力加速度”的實驗中：
(1)如圖乙，用螺旋測微器測出擺球的直徑為________ mm。
(2)某同學通過多次實驗得出數(shù)據(jù)作出L-T 2圖像，如圖丙，請根據(jù)圖像求出重力加速度的值為______ m/s2(已知π2≈9.86，結果保留3位有效數(shù)字)。
(3)若該同學測得的重力加速度值偏大，則其原因可能是____。A．單擺的懸點未固定緊，擺動中出現(xiàn)松動，使擺線增長了B．把50次擺動的時間誤記為49次擺動的時間C．開始計時時，停表過早按下D．測擺線長時擺線拉得過緊
4．甲、乙兩個學習小組分別利用單擺測定重力加速度。
(1)甲組同學采用圖甲所示的實驗裝置。①為比較準確地測量出當?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值，除秒表外，在下列器材中，還應該選用________。(用器材前的字母表示)a．長度接近1 m的細繩b．長度為30 cm左右的細繩c．直徑為1.8 cm的塑料球 d．直徑為1.8 cm的鐵球e．最小刻度為1 cm的米尺f．最小刻度為1 mm的米尺
②該組同學先測出懸點到小球球心的距離l，然后用秒表測出單擺完成n次全振動所用的時間t。請寫出重力加速度的表達式g＝__________(用所測物理量表示)。
(2)乙組同學在圖甲所示裝置的基礎上再增加一個速度傳感器，如圖乙所示。將擺球拉開一小角度使其做簡諧運動，速度傳感器記錄了擺球振動過程中速度隨時間變化的關系，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更換擺線長度后，多次測量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機作出T 2-l(周期二次方－擺長)圖像，并根據(jù)圖像擬合得到方程T 2＝4.04l＋0.035(s2)。由此可以得出當?shù)氐闹亓铀俣萭＝____ m/s2。(取π2＝9.86，結果保留三位有效數(shù)字)

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