学案：第一章5学生实验：用单摆测定重力加速度

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1、学案5学生实验：用单摆测定重力加速度［目标定位］1•掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法2体会单摆做简谐运动的条件.知识•探究基础自学落实重点互动探究1.实验冃的：利用单摆测定当地的重力加速度.2•原理：III爭.所以，只要测出单摆的摆长/和周期就可测出当地的重力加速度.3.器材：铁架台及铁夹，金属小球(冇孔)、停表、细线(lm左右)、刻度尺、游标卡尺.4.实验步骤(1川:细线穿过球上的小孔，在细线的穿出端打一个稍大一些的线结，制成一个单摆.(2)将铁夹

2、古

3、定在恢架台上端，铁架台放在实验桌边，使恢夹伸出桌而之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球白由

4、下垂.在单摆平衡位置处做上标记.(3)用刻度尺量出悬线长厂(准确到mm),用游标卡尺测出摆球的直径〃(准确到mm),然后计算出悬点到球心的距离匸厂+纟即为摆长.(4)把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角度不大于5。，再释放摆球.当摆球摆动稳定以后，经过最低位置时，用停表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，求出•次全振动的吋间,即单摆的振动周期.(5)改变摆氏，璽做儿次实验，将所得数据填入表格.5.数据处理4tt2/方法一：将每次测出的周期T及测得的摆长/代入公式g=爭，求出重力加速度的值，然后求g的平均值.方法二多做儿次实验，由儿组

5、/、T值作出尸一/图像，贝IJ图像的斜率匸乎，从而求出重力加速度g.6.注意事项⑴选择材料吋应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙丝、丝线等，长度一般不应短于1m,摆球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm.(2)摆动时控制摆线偏离竖宜方向的角度M不人于5。.(3)摆球摆动时，要使Z保持在同一竖直平面内,不要形成I员I锥摆.(2)测量单摆的振动次数时，应从摆球通过最低点时开始计时,以后摆球从同一方向通过最低点时计数，要测多次(如30次或50次)全振动的时间，用取平均值的办法求周期.3.实验课養分析(1)本实验系统误差主要来源于单摆模型本身

6、是否符合要求，即：悬点是否固定，是单摆述是复摆，球、线是否符合要求，振动是否形成圆锥摆，以及测量哪段长度作为摆长等等.⑵本实验偶然谋差主要来自时间(即单摆周期)的测量上.因此，要注意测准时间(周期).要从摆球通过平衡位置时开始计时，不能多记或漏记振动次数.为了减小偶然谋差，应进行多次测量后取平均值.m11某实验小组在利川单摆测定当地重力加速度的实验中:图1(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图1所示，则该摆球的直径为cm.(2)小组成员在实验过程中冇如下说法，其中正确的是.(填选项前的字母)A.把单摆从平衡位置拉开30。的摆角，并在释放摆球的同时

7、开始计时B.测量摆球通过最低点100次的时间/，贝IJ单摆周期为侖C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大D.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小0例21下表是川单摆测定重力加速度的实验中获得的冇关数据：摆长〃m0.40.50.60.81.01.2周期的平方也1.62.22.43.24.04.8(1)利用上述数据，在图2屮描出/―严的图像.(2)利用图像，取7^=5.2s2时，/=m,重力加速度g=m/s2.1.利用单摆测重力加速度时，若测得g值偏大，则可能是因为（）A.单摆的摆球质量偏人B.测量摆长时

8、，只考虑了悬线长，忽略了小球的半径C.测量周期时，把"次全振动误认为是（刃+1）次全振动D.测量周期时，把"次全振动误认为是（A7-1）次全振动2.将一单摆装迸竖直悬挂于某一深度为/?（未知）且开口向下的小筒屮（单摆的下部分露于筒外）,如图3甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小和度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L,并通过改变厶而测出对应的摆动周期再以尸为纵轴、厶为横轴作出函数关系图像，那么就可以通过此图像得出小筒的深度h和当地的重力加速度g.甲图3⑴现冇如下测量工具：A.时钟；B

9、.停表；C.天平；D.毫米刻度尺.木实验所需的测量工具冇⑵如果实验屮所得到的八一厶关系图像如图乙所示，那么正确的图像应该是b.c中的⑶根据图像求小筒的深度和当地的重力加速度.40分钟课时作业1.在“用单摆测定重力加速度”的实验屮，有如下器材供选用，请把应选用的器材填在横线上（填字母）.A.Im长的粗绳B.Im长的细线C.半径为1cm的小木球D.半径为1cm的小铅球E.时钟F.停表G.分度值为1mm的米尺H.分度值为1cm的米尺I.铁架台J・附祛码的天平1.对“用单摆测定重力加速度”的实验，下列说法正确的是（）A.如果有两个人小相等且都带孔的铁球和木球，

10、应选用铁球作摆球B.单摆偏角不应超过5。C.为便于改变摆长，可将摆线的一头绕在铁架台上的圆杆上