2013届高考物理核心要点突破系列课件：第9章第八节《实验：用单摆测定重力加速度》(人教版选修3-4).ppt

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1、第八节实验：用单摆测定重力第八节实验：用单摆测定重力加速度加速度目标概览目标概览学习目标：学习目标：1.明确实验目的，理解实验原理；明确实验目的，理解实验原理；通过实验，探究单摆的周期与摆长及重力加通过实验，探究单摆的周期与摆长及重力加速度的关系速度的关系2学会使用秒表，掌握实验步骤，并能正确学会使用秒表，掌握实验步骤，并能正确进行实验操作进行实验操作重点难点：重点难点：1.重点：实验原理的理解重点：实验原理的理解2难点：实验数据的处理难点：实验数据的处理学法指导：学法指导：1.学会控制实验条件，掌握减小学会控制实验条件，掌握减小实验误差的方法实验误差的方法2正确分析、处理实验数据正确分析、处

2、理实验数据 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测第第八八节节实实验验：用用单单摆摆测测定定重重力力加加速速度度基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理基础知识梳理三、三、实验实验器材器材带带孔小孔小钢钢球一个、球一个、细绳细绳一条一条(约约1 m长长)、铁铁架架台台(带铁夹带铁夹)、米尺、秒表、游、米尺、秒表、游标标卡尺卡尺四、四、实验实验步步骤骤图图9813把把单摆单摆从平衡位置拉开一个很小的角度从平衡位置拉开一个很小的角度(不超不超过过10)，然后放开小球，然后放开小球让让它它摆动摆动，用秒，用秒表表测测出出单摆单摆完成完成3050次全振次全振动动的的时间时

3、间，计计算出平均算出平均摆动摆动一次的一次的时间时间，这这个个时间时间就是就是单单摆摆的振的振动动周期周期4改改变摆长变摆长，重做几次，重做几次实验实验5根据根据单摆单摆的周期公式，的周期公式，计计算出每次算出每次实验实验的重力加速度；求出几次的重力加速度；求出几次实验实验得到的重力加得到的重力加速度的平均速度的平均值值，即是本地区的重力加速度的，即是本地区的重力加速度的值值6将将测测得的重力加速度数得的重力加速度数值值与当地重力加与当地重力加速度数速度数值值加以比加以比较较，分析，分析产产生生误误差的可能原差的可能原因因.一、一、实验实验数据的数据的处处理方法理方法图图982核心要点突破核心

4、要点突破1平均平均值值法法测测量多量多组摆长组摆长及及对应对应周期，分周期，分别别求出求出g，然，然后求后求g的平均的平均值值作作为测为测量量结结果果图图983相当于相当于摆长摆长都少了一个定都少了一个定值值r，作出的，作出的图图象象如如图图983中中a，如果，如果测测量量摆长摆长的的长长度度为悬为悬点到小球底的距离，点到小球底的距离，摆长摆长都多加了定都多加了定值值，如，如图图中中b，从，从图图可以看出，因作出的可以看出，因作出的图线图线斜率斜率不不变变，故，故测测得的得的g值值都相同都相同二、注意事二、注意事项项1选择选择材料材料时应选择细时应选择细、轻轻又不易伸又不易伸长长的的线线，长长

5、度一般在度一般在1 m左右，小球左右，小球应选应选用密度用密度较较大的金属球，直径大的金属球，直径应较应较小，最好不超小，最好不超过过2 cm.2单摆悬线单摆悬线的上端不可随意卷在的上端不可随意卷在铁夹铁夹的杆的杆上，上，应夹紧应夹紧在在铁夹铁夹中，以免中，以免摆动时发摆动时发生生摆线摆线下滑、下滑、摆长摆长改改变变的的现现象象3注意注意摆动时摆动时控制控制摆线摆线偏离偏离竖竖直方向不超直方向不超过过10.可通可通过过估算振幅的估算振幅的办办法掌握法掌握4摆摆球振球振动时动时，要使之保持在同一个，要使之保持在同一个竖竖直直平面内，不要形成平面内，不要形成圆锥摆圆锥摆5计计算算单摆单摆的振的振动

6、动次数次数时时，应应以以摆摆球通球通过过最低位置最低位置时时开始开始计时计时，以后，以后摆摆球从同一方向球从同一方向通通过过最低位置最低位置时进时进行行计计数，且在数数，且在数“零零”的同的同时时按下秒表，开始按下秒表，开始计时计计时计数数三、三、误误差分析差分析1本本实验实验系系统误统误差主要来源于差主要来源于单摆单摆模型本模型本身是否符合要求即：身是否符合要求即：悬悬点是否固定，是点是否固定，是单单摆还摆还是复是复摆摆，球、，球、线线是否符合要求，振是否符合要求，振动动是是圆锥摆还圆锥摆还是在同一是在同一竖竖直平面内振直平面内振动动以及以及测测量量哪段哪段长长度作度作为摆长为摆长等等只要注

7、意了上面等等只要注意了上面这这些方面，就可以使系些方面，就可以使系统误统误差减小到差减小到远远远远小于小于偶然偶然误误差而可忽略不差而可忽略不计计的程度的程度2本本实验实验偶然偶然误误差主要来自差主要来自时间时间(即即单摆单摆周周期期)的的测测量上，因此，要注意量上，因此，要注意测测准准时间时间(周期周期)，要从，要从摆摆球通球通过过平衡位置开始平衡位置开始计时计时，不能多，不能多记记或漏或漏记记振振动动次数次数3本本实验实验中中进进行行长长度度(摆线长摆线长、摆摆球的直径球的直径)的的测测量量时时，读读数数读读到毫米位即可到毫米位即可(即使用卡即使用卡尺尺测摆测摆球直径也只需球直径也只需读读

8、到毫米位到毫米位)时间时间的的测测量中，秒表量中，秒表读读数的有效数字的末位在数的有效数字的末位在“秒秒”的十分位即可的十分位即可4为为了减小偶然了减小偶然误误差，通常采用两种方法：差，通常采用两种方法：(1)多次多次测测量求平均量求平均值值图图984由于由于l与小球半径与小球半径r是否是否计计入入摆长摆长无关，所无关，所以以实验时实验时，如果，如果摆摆球的球的质质心并不在球心或没心并不在球心或没有合适的工具有合适的工具测测量量r时时，可以不，可以不测摆长测摆长，通，通过测摆长长过测摆长长度度变变化量来化量来计计算算g值值，这这就可以就可以免去免去对摆对摆球中心位置的球中心位置的测测定不准定不

9、准导导致的致的误误差差 一位同学在做一位同学在做“用用单摆测单摆测定重力加速度定重力加速度”的的实验时实验时，他将，他将摆摆挂起后，挂起后，进进行了如下步行了如下步骤骤：A测摆长测摆长l：用米尺量出：用米尺量出摆线摆线的的长长度度实验操作及误差分析实验操作及误差分析例例例例1 1课堂互动讲练课堂互动讲练指出上面步指出上面步骤骤中中遗遗漏或漏或错误错误的地方，写出的地方，写出该该步步骤骤的字母，并加以改正的字母，并加以改正(不要不要进进行行误误差差计计算算)_ 一位同学做一位同学做“探究探究单摆单摆周期与周期与摆长摆长的关的关系系”的的实验时实验时，他将，他将摆摆球挂起后，球挂起后，进进行了如行

10、了如下步下步骤骤：A测摆长测摆长L：用米尺量出：用米尺量出摆线长摆线长度；度；实验数据的处理方法实验数据的处理方法例例例例2 2B测测周期周期T：将：将摆摆球拉起一个小角度，然球拉起一个小角度，然后放开，在后放开，在摆摆球某次通球某次通过过最低点最低点时时，按下秒，按下秒表开始表开始计时计时，同，同时时将此次通将此次通过过最低点作最低点作为为第第一次，接着一直数到一次，接着一直数到摆摆球第球第60次通次通过过最低点最低点时时，按秒表停止，按秒表停止计时计时，读读出出这这段段时间时间t，计计算出算出单摆单摆的振的振动动周期周期Tt/60；C改改变摆长变摆长，重复上述步，重复上述步骤骤；D数据分析

11、：数据分析：该该同学同学经实验测经实验测得一得一组组数据，数据，如表所示：如表所示：摆长摆长L(m)0.8000.901.000 1.100 1.200周期周期T(s)1.791.902.002.102.20T2(s2)3.203.614.004.414.84(1)请请根据表中的数据在根据表中的数据在图图985所示的坐所示的坐标纸标纸上做出合适的上做出合适的图线图线，并根据，并根据图线图线判定判定L与与T的关系的关系为为：_.图图985(2)指出上面指出上面A、B步步骤骤中中遗遗漏或漏或错误错误的地方：的地方：_；_.(3)该该同学利用游同学利用游标标卡尺卡尺测测得的小球直径情况得的小球直径情况如如图图986所示，所示，则则小球的直径小球的直径为为_mm.图图986(2)步步骤骤A中中应应用游用游标标卡尺卡尺测测出出摆摆球直径，球直径，摆长应为摆线长摆长应为摆线长加上加上摆摆球的半径；球的半径；步步骤骤B中中单摆单摆周期周期T计计算式算式应应是是Tt/29.5(或指出周期或指出周期测测量量错误错误即可即可)(3)由游由游标标卡尺可得小球直径卡尺可得小球直径d10 mm0.6 mm10.6 mm.随堂达标自测随堂达标自测课时活页训练课时活页训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用