高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4节 科学测量:用单摆测量重力加速度课文配套ppt课件

这是一份高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第4节 科学测量:用单摆测量重力加速度课文配套ppt课件，共43页。PPT课件主要包含了abe，见解析图，ADG，adf，T2r，kg·m2等内容，欢迎下载使用。

1．用单摆测量重力加速度。2．会用秒表测量时间。3．能分析实验误差的来源，并能采用适当方法减小测量误差。
必备知识·自主预习储备
二、实验器材长约1 m的细线、开有小孔的金属小球、带有铁夹的铁架台、刻度尺、秒表、游标卡尺。三、实验步骤1．取长约1 m的细线，细线的一端连接小球，另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自由下垂，如图所示。
五、注意事项1．选择材料时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1 m，小球应选用密度较大的金属球，直径最好不超过2 cm。2．单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时摆线下滑、摆长改变。3．注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°。4．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。5．计算单摆的振动次数时，应以摆球通过最低点时开始计时，以后摆球应从同一方向通过最低点时计数，要多测几次全振动的时间，用取平均值的办法求周期。
六、误差分析1．本实验的系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，是单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的振动，以及测量哪段长度作为摆长等。2．本实验的偶然误差主要来自时间(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开始计时，最好采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值。3．本实验在长度(摆线长、摆球的直径)的测量中，读数读到毫米位即可，时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在“秒”的十分位即可。
关键能力·情境探究达成
(1)用游标卡尺测量小钢球的直径，示数如图所示，读数为______ mm。
[解析]　(1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小为18 mm＋6×0.1 mm＝18.6 mm。 (2)根据用单摆测量重力加速度的实验要求可判断正确的为abe。
类型二　数据处理和误差分析【典例2】　利用单摆可以测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小球，做成单摆。
(1)若已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图乙所示，则单摆摆长是________m。(2)在某次测量时，将小球拉离平衡位置一个小角度，由静止释放小球，稳定后在小球某次经过平衡位置时开始计时，经过25个全振动时停止计时，测量结果如图丙所示。则秒表测得的时间t＝______s，计算出单摆周期T＝_____s。
(3)为了提高测量精度，需多次改变l值，并测得相应的T值。现将测得的六组数据标示在以l为横坐标，以T 2为纵坐标的坐标系上，即图中用“·”表示的点，则：
试根据图中给出的数据点作出T 2和l的关系图线，根据图线可求出g＝_____m/s2。图线不过原点，________(选填“会”或“不会”)影响重力加速度的测量。(取π2＝10，结果保留2位有效数字)
类型三　创新实验设计【典例3】　在“利用单摆测重力加速度”的实验中。(1)从下列器材中选择最合适的器材________(填写器材代号)。A．小铁球B．小塑料球C．20 cm长的细线D．100 cm长的细线E．手表F．时钟G．秒表
(2)若实验测得的g值偏大，可能的原因是_____。A．摆球的质量太大B．测摆长时，仅测了线长，未加小球半径C．测周期时，把n次全振动误记为(n＋1)次D．摆球上端未固定牢固，振动中出现松动(摆长变长)
(3)某同学想进一步验证单摆的周期和重力加速度的关系，但又不可能去不同的地区做实验。该同学就将单摆与光电门传感器安装在一块摩擦不计、足够大的板上，使板倾斜α角度，让摆球在板的平面内做小角度摆动，如图甲所示。利用该装置可以验证单摆的周期和等效重力加速度的关系。若保持摆长不变，则实验中需要测量的物理量有____________________________。若从实验中得到所测物理量数据的关系图线如图乙所示，则图像中的纵坐标表示____，横坐标表示________。
板的倾角α和单摆振动的周期T
1．甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。(1)甲组同学采用如图甲所示的实验装置。
学习效果·随堂评估自测
①为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用________(用器材前的字母表示)。a．长度接近1 m的细绳b．长度为30 cm左右的细绳c．直径为1.8 cm的塑料球d．直径为1.8 cm的铁球e．最小刻度为1 cm的米尺f．最小刻度为1 mm的米尺
②该组同学先测出悬点到小球球心的距离L，然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。请写出重力加速度的表达式g＝________(用所测物理量表示)。③在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
(2)乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v-t图线。①由图丙可知，该单摆的周期T＝____s。②更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出T 2-L图线，并根据图线拟合得到方程T 2＝4.04L。由此可以得出当地的重力加速度g＝_____ m/s2(取π2＝9.86，结果保留3位有效数字)。
2．将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外)，如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，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L而测出对应的摆动周期T，再以T 2为纵轴、L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。
(2)如果实验中所得到的T 2-L关系图像如图乙所示，那么真正的图像应该是a、b、c中的____。(3)由图像可知，小筒的深度h＝_____m；当地重力加速度g＝______m/s2。(取π＝3.14，后一空结果取3位有效数字)
3．用单摆测量重力加速度的实验装置如图所示。
(1)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)l及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝________(用l、n、t表示)。
(2)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。
请计算出第3组实验中的T＝______s，g＝______m/s2(π取3.14)。
(3)用多组实验数据作出T 2-l图像，也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T 2-l图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是______(填选项前的字母)。A．出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长lB．出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(4)某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示，由于家里只有一根量程为0～30 cm的刻度尺，于是他在细线上的A点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中，当O、A间细线的长度分别为l1、l2时，测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g＝ (用l1、l2、T1、T2表示)。
甲　　　　　　　　　　乙
(1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示______。(2)Ic的国际单位为________，由拟合直线得到Ic的值为______(保留到小数点后两位)。(3)若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。