人教版 (2019)第二章 机械振动5 实验：用单摆测量重力加速度教课内容ppt课件

这是一份人教版 (2019)第二章 机械振动5 实验：用单摆测量重力加速度教课内容ppt课件，共34页。PPT课件主要包含了各地的重力加速度g，地球物理学，航空航天技术，自由落体运动法，单摆法，实验器材，铁架台，细线长1m左右，实验步骤，金属球等内容，欢迎下载使用。
曾经有个广东人到瑞士旅游，看到摆钟很漂亮，就买了一个回家，但是回到广东之后发现摆钟计时不准了，而在瑞士买的时候是很准的。后来就打电话投诉，但经过鉴定摆钟的质量是没有问题的。那问题出现在哪里？摆钟是走慢了还是走快了？如何进行校准呢？
地球上不同地方重力加速度g不同，g在两极最大，赤道最小，随着纬度的减小而减小，随高度增加而减小。
即便是在同一纬度上，g的值也会有不同，这与地球该处的内部物质成分有关系，我们根据这个特点，可以探测地面下的矿产物质等。
了解地球表面重力加速度的分布，对地球物理学、航空航天技术及大地测量等领域有十分重要的意义。为此，就需要了解测量重力加速度的方法。
惠更斯在推导出单摆的周期公式后，用一个单摆测出了巴黎的重力加速度.我们也可以采用同样的办法，测量所在地区的重力加速度数值。
理论上，与重力相关的物理现象都可以用来测量g
一、实验思路1.实验目的测量重力加速度g2.实验原理单摆在偏角很小(小于5°)时的运动，可看成简谐运动，根据其周期T＝ ，可得g＝________.
3.物理量的测量测出摆长l和周期T，即可计算得到当地的重力加速度数值.
其它：秒表刻度尺(最小刻度为1 mm) 游标卡尺．
金属小球(上面有一个通过球心的小孔)
1.做单摆(1)让细线穿过球上的小孔，在细线的一端打一个比孔稍大一些的线结，制成一个单摆.(2)将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，把单摆上端固定在铁夹上，使摆线自由下垂.在单摆平衡位置处做上标记.
我们应该如何选择摆线、摆球以及细线上端的悬挂方式？
2.测摆长用刻度尺量出悬线长l′(准确到mm)，用游标卡尺测出摆球的直径d，则摆长为l＝ .
3.测周期把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角度小于5°，再释放小球.当摆球摆动稳定以后，过最低点位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，求出一次全振动的时间，即单摆的振动周期.
累计法测周期：减小误差
4.重复测量将单摆的摆长变短或变长，重复实验，测出相应的摆长l和周期T.
四、数据分析(1)公式法：每改变一次摆长，将测量数据填入设计好的表格中，把相应的l和T代入g＝ 中，求出g值，最后求出g的平均值.
五、误差分析及注意事项1.系统误差：主要来自于单摆模型本身是否符合要求(1)选择器材时应选择细而不易伸长的线，长度一般为1 m左右.小球应选用质量大、体积小的金属球.(2)摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度应小于5°.(3)摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆.2.偶然误差：测量时间、摆长时产生的误差计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低点位置时开始计时，以摆球从同一方向通过最低点时计数，要多测几次(如30次或50次)全振动的时间，并用取平均值的方法求周期.
1.(课本第53页第1题改编)在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述________是正确的，________是错误的.A.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且适当长一些B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的C.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆角较大D.用刻度尺测量摆线的长度l，这就是单摆的摆长E.释放摆球，从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用 的时间t，则单摆周期T＝
实验中要选择细、伸缩性小的线，长度适当长一些，选择体积比较小，密度比较大的球，故A、B正确；摆角要小于5°，否则就不能看成简谐运动了，C错误；摆长应为悬点到摆球球心的距离，D错误；从摆球经过平衡位置开始计时，方便记录全振动的次数，E正确.
2.实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验.(1)实验室有如下器材可供选用：A.长约1 m的细线B.长约1 m的橡皮绳C.直径约2 cm的铁球D.直径约2 cm的塑料球E.米尺F.时钟G.停表实验时需要从上述器材中选择：________.(填写器材前面的字母)
实验时需要从题述器材中选择：A.长约1 m的细线；C.直径约2 cm的铁球；E.米尺；G.停表.
(2)在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下：①将单摆上端固定在铁架台上.②测得摆线长度，作为单摆的摆长.③在偏角较小的位置将小球由静止释放.④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆的振动周期T＝⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小.其中有一处操作不妥当，是________.(填写操作步骤前面的序号)
步骤②中存在不妥当之处，应该测得摆线长度加上摆球的半径作为单摆的摆长.
(3)发现(2)中操作步骤的不妥之处后，他们做了如下改进：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度l1、l2和对应的周期T1、T2，通过计算也能得到重力加速度的大小.请你写出该测量值的表达式g＝____________.
(4)实验后同学们进行了反思，他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角较小.请你简要说明其中的原因：_________.
3.(2022·抚顺十中月考)实验小组的同学们用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验.
(1)选择好器材，将符合实验要求的单摆挂在铁架台上，应采用图________(选填“乙”或“丙”)所示的固定方式.
选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，摆线的悬点要固定，则应采用题图丙所示的固定方式.
(2)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是______(选填选项前的字母).A.测出摆线长作为单摆的摆长B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动C.在摆球经过平衡位置时开始计时D.用停表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期
测出摆线长加上摆球的半径作为单摆的摆长，选项A错误；把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放(小于5°)，使之做简谐运动，选项B正确；在摆球经过平衡位置时开始计时，选项C正确；用停表测量单摆完成30次或50次全振动所用时间，再计算单摆的周期，选项D错误.
(3)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图像，但忘记在图中标明横轴所代表的物理量，你认为横轴所代表的物理量是______(选填“l2”“l”或“ ”)，若图线斜率为k，则重力加速度g＝______(用k表示).
4.在“用单摆测量重力加速度”的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到g＝ ，只要测出多组单摆的摆长l和运动周期T，作出T2－l图像，就可以求出当地的重力加速度.理论上T2－l图线是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图所示：
(1)造成图线不过坐标原点的原因可能是___________________________.
T2－l图线不通过坐标原点，将图线向右平移1 cm会通过坐标原点，可知相同的周期下摆长偏小1 cm，故造成图线不过坐标原点的原因可能是测量摆长时漏掉了摆球的半径.
(2)由图像求出的重力加速度g＝________ m/s2(取π2＝9.87).
(3)如果测得的g值偏小，可能的原因是________.A.测摆长时摆线拉得过紧B.摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线 长度增加了C.开始计时时，停表过迟按下D.实验时误将49次全振动记为50次
测摆长时摆线拉得过紧，则测量的摆长偏大，测得的重力加速度偏大，A不符合题意；摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了，知测量的摆长偏小，则测得的重力加速度偏小，B符合题意；
开始计时时，停表过迟按下，测量的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，C不符合题意；实验时误将49次全振动记为50次，测量的周期偏小，则测得的重力加速度偏大，D不符合题意.
实验：用单摆测量重力加速度