新教材高中物理第二章机械振动5实验：用单摆测量重力加速度课件新人教版选择性必修第一册.pptx

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1、5实验：用单摆测量重力加速度第二章机械振动知识导图知识导图预习导学|新知领悟3实验器材实验器材铁铁架架台台及及铁铁夹夹、金金属属小小球球(上上面面有有一一个个通通过过球球心心的的小小孔孔)、秒秒表表、细细线线(长长1 m左右左右)、刻度尺、刻度尺(最小刻度为最小刻度为1 mm)、游标卡尺、游标卡尺4实验步骤实验步骤(1)在在细细线线的的一一端端打打一一个个比比小小球球上上的的孔孔径径稍稍大大一一些些的的结结，将将细细线线穿穿过过球上的小孔球上的小孔(2)将将小小铁铁夹夹固固定定在在铁铁架架台台上上端端，铁铁架架台台放放在在实实验验桌桌边边，使使铁铁夹夹伸伸出出桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹

2、上，使摆球自由下垂桌面之外，然后把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂(5)改变摆长，重做几次改变摆长，重做几次(6)根根据据单单摆摆的的周周期期公公式式，计计算算出出每每次次实实验验的的重重力力加加速速度度；求求出出几几次次实验得到的重力加速度的平均值，即本地区的重力加速度的值实验得到的重力加速度的平均值，即本地区的重力加速度的值(7)将将测测得得的的重重力力加加速速度度数数值值与与当当地地重重力力加加速速度度数数值值加加以以比比较较，如如有有误差，分析产生误差的原因误差，分析产生误差的原因6注意事项注意事项(1)摆摆线线要要选选1 m左左右右，不不要要过过长长或或过过短短，太太长长测测量量

3、不不方方便便，太太短短摆摆动太快，不易计数动太快，不易计数(2)摆摆长长要要悬悬挂挂好好摆摆球球后后再再测测，不不要要先先测测摆摆长长再再系系小小球球，因因为为悬悬挂挂摆摆球后细绳会发生形变球后细绳会发生形变(3)计算摆长时要将摆线长加上摆球半径，不要把摆线长当作摆长计算摆长时要将摆线长加上摆球半径，不要把摆线长当作摆长(4)摆摆球球要要选选体体积积小小、密密度度大大的的，不不要要选选体体积积大大、密密度度小小的的，这这样样可可以减小空气阻力的影响以减小空气阻力的影响7误差分析误差分析(1)本本实实验验系系统统误误差差主主要要来来源源于于单单摆摆模模型型本本身身是是否否符符合合要要求求，即即悬

4、悬点点是是否否固固定定；球球、线线是是否否符符合合要要求求；振振动动是是圆圆锥锥摆摆还还是是同同一一竖竖直直平平面面内内的的振动以及测量哪段长度作为摆长等振动以及测量哪段长度作为摆长等(2)本本实实验验偶偶然然误误差差主主要要来来自自时时间间(即即单单摆摆周周期期)的的测测量量上上要要从从摆摆球球通通过过平平衡衡位位置置开开始始计计时时，并并采采用用倒倒数数计计时时计计数数的的方方法法，不不能能多多记记或或漏漏记记振动次数为了减小偶然误差，可进行多次测量后取平均值振动次数为了减小偶然误差，可进行多次测量后取平均值(3)本本实实验验中中在在长长度度(摆摆线线长长、摆摆球球的的直直径径)的的测测量

5、量时时，读读数数读读到到毫毫米米即即可可(即即使使用用游游标标卡卡尺尺测测摆摆球球直直径径也也只只需需读读到到毫毫米米)；在在时时间间的的测测量量中中，秒表读数的有效数字的末位在秒的十分位即可秒表读数的有效数字的末位在秒的十分位即可多维课堂|素养初培实验原理与操作原理与操作精精练练1(1)在在用用单单摆摆测测定定重重力力加加速速度度的的实实验验中中，应应选选用用的的器器材材为为_A1 m长的细线长的细线B1 m长的粗线长的粗线C10 cm长的细线长的细线D泡沫塑料小球泡沫塑料小球E小铁球小铁球F秒表秒表G时钟时钟H厘米刻度尺厘米刻度尺I毫米刻度尺毫米刻度尺J游标卡尺游标卡尺(2)在在该该实实验

6、验中中，单单摆摆的的摆摆角角应应_，从从摆摆球球经经过过_开开始始计计时时，测测出出n次次全全振振动动的的时时间间为为t，用用毫毫米米刻刻度度尺尺测测出出摆摆线线长长为为L，用用游游标标卡卡尺尺测测出出摆摆球球的的直直径径为为d.用用上上述述物物理理量量的的符符号号表表示示重重力力加加速速度度的的表表达达式为式为g_.变变式式1(2021届届浦浦东东新新区区期期中中)在在“利利用用单单摆摆测测重重力力加加速速度度”的的实实验验中：中：(1)从下列器材中选用最合适的器材从下列器材中选用最合适的器材(填写器材代号填写器材代号)_A小铁球小铁球B小塑料球小塑料球C20 cm长的细线长的细线D100

7、cm长的细线长的细线E手表手表F时钟时钟G秒表秒表(2)关于实验步骤，下列说法正确的是关于实验步骤，下列说法正确的是()A为为了了方方便便测测量量摆摆长长，可可以以将将单单摆摆放放在在水水平平桌桌面面上上用用力力拉拉紧紧后后再再测量测量B测量摆长时可以先测出摆线的长度，再加上摆球的半径测量摆长时可以先测出摆线的长度，再加上摆球的半径C偏偏角角不不要要超超过过5，将将摆摆球球拉拉到到最最大大位位移移处处释释放放同同时时快快速速按按下下秒秒表表开始计时开始计时D为为了了精精确确测测量量单单摆摆的的周周期期，起起码码要要测测量量小小球球做做100次次全全振振动动所所用用的的时间时间(3)某某同同学学

8、实实验验时时改改变变摆摆长长，测测出出多多组组摆摆长长L和和对对应应的的周周期期T的的数数据据，作作出出LT2图图线线，得得到到一一条条过过原原点点的的直直线线，如如果果直直线线的的斜斜率率为为k，则则求求得得重力加速度重力加速度 g g_.但但实实际际操操作作时时，该该同同学学漏漏加加了了小小球球半半径径，如如果果他他仍仍作作出出LT2 图图线线，通通过过直直线线斜斜率率来来计计算算重重力力加加速速度度，则则测测量量结结果果将将_(填填“偏偏大大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)【答案】【答案】(1)ADG(2)B(3)42k不变不变【解解析析】(1)实验中中需需要要的的器器材材有有：A.

9、小小铁球球；D.100 cm长的的细线；G.秒表秒表(2)实验中中单摆摆长等等于于摆球球半半径径与与摆线长度度之之和和，应先先用用游游标卡卡尺尺测出出摆球球直直径径；然然后后把把单摆悬挂挂好好，再再用用米米尺尺测出出单摆自自然然下下垂垂时摆线长度度，摆球球半半径径与与摆线长度度之之和和是是单摆摆长，故故A错误，B正正确确；偏偏角角不不要要超超过5，以以保保证单摆做做简谐振振动；将将摆球球拉拉到到最最大大位位移移处释放放，等等摆球球到到达达最最低低点点时快快速速按按下下秒秒表表开开始始计时，C错误；为了了精精确确测量量单摆的的周周期期，可可测几几十十次次全全振振动所所用用的的时间t，但但不不强制

10、制要要求求大大于于100次次，D错误实验数据数据处理理精练精练2在做在做“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验时：的实验时：(1)用摆长用摆长l和周期和周期T计算重力加速度的公式是计算重力加速度的公式是g_.(2)如如果果已已知知摆摆球球直直径径为为2.00 cm，让让刻刻度度尺尺的的零零点点对对准准摆摆线线的的悬悬点点，摆线竖直下垂，如图甲所示，那么单摆摆长是摆线竖直下垂，如图甲所示，那么单摆摆长是_(3)如如果果测测定定了了40次次全全振振动动的的时时间间如如图图乙乙中中秒秒表表所所示示，那那么么秒秒表表读读数数是是_s，单摆的摆动周期是，单摆的摆动周期是_s.【答案】【答案】

11、(1)测摆长时漏掉了摆球半径测摆长时漏掉了摆球半径(2)9.87课堂小练|素养达成1(多多选)在在“用用单单摆摆测测重重力力加加速速度度”的的实实验验中中，下下列列措措施施中中可可以以提提高实验精度的是高实验精度的是()A选细线作为摆线选细线作为摆线B单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内C拴好摆球后，令其自然下垂时测量线长为摆长拴好摆球后，令其自然下垂时测量线长为摆长D计时起止时刻，选在最大摆角处计时起止时刻，选在最大摆角处【答案】【答案】AB2(多多选)在在“探探究究单单摆摆周周期期与与摆摆长长关关系系”的的实实验验中中，下下列列做做法法正正确确的是的是()A

12、应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线B用刻度尺测出细线的长度并记为摆长用刻度尺测出细线的长度并记为摆长lC在小偏角下让单摆摆动在小偏角下让单摆摆动D当当单单摆摆经经过过平平衡衡位位置置时时开开始始计计时时，测测量量一一次次全全振振动动的的时时间间作作为为单摆的周期单摆的周期T【答案】【答案】AC3(多多选)在在做做“用用单单摆摆测测定定重重力力加加速速度度”的的实实验验中中，有有人人提提出出如如下下建议，其中对提高测量结果精确度有利的是建议，其中对提高测量结果精确度有利的是()A适当加长摆线适当加长摆线B质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的质量相同、体

13、积不同的摆球，应选用体积较大的C单摆偏离平衡位置的角度不能太大单摆偏离平衡位置的角度不能太大D当单摆经过最高位置开始计时当单摆经过最高位置开始计时【答案】【答案】AC【解解析析】单摆实验的的精精确确度度取取决决于于实验装装置置的的理理想想化化程程度度及及相相关关物物理理量量的的测量量精精度度适适当当加加长摆线，有有利利于于把把摆球球看看成成质点点，在在摆角角小小于于5的的条条件件下下，摆球球的的空空间位位置置变化化较大大，便便于于观察察，A正正确确；摆球球体体积越越大大，所所受受空空气气阻阻力力越越大大，对质量量相相同同的的摆球球影影响响越越大大，B错误；摆角角应小小于于5，C正正确确；本本实

14、验采采用用累累积法法测量量周周期期，且且从从球球过平平衡衡位位置置时开开始始计时，D错误4(2021届届上上海海金金山山中中学学期期中中)某某同同学学在在做做“用用单单摆摆测测重重力力加加速速度度”的的实实验验中中，先先测测得得摆摆线线长长为为97.5 cm摆摆球球直直径径为为2.0 cm，然然后后用用秒秒表表记记录录了单摆振动了单摆振动50次所用的时间，则：次所用的时间，则：(1)单摆摆长为单摆摆长为_cm.(2)为为了了提提高高实实验验精精确确度度，在在实实验验室室中中可可改改变变几几次次摆摆长长L并并测测出出相相应应的的周周期期T，从从而而得得出出一一组组对对应应的的L与与T的的数数据据

15、，再再以以L为为横横坐坐标标，T2为为纵纵坐坐标标，将将所所得得数数据据连连成成直直线线，并并求求得得该该直直线线的的斜斜率率为为k，则则重重力力加加速速为为_5某某同同学学在在做做“用用单单摆摆测测定定重重力力加加速速度度”的的实实验验时时，测测量量5种种不不同同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：摆长摆长l/m0.500 00.800 00.900 01.000 01.200 0周期周期T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84(1)以以摆摆长长l为为横横坐坐标标，周周期期的的平平方方T2为为

16、纵纵坐坐标标，根根据据以以上上数数据据在在下下图图中画出中画出 T T2 2l图线图线(2)此图线的斜率表示什么？此图线的斜率表示什么？(3)由此图线求出重力加速度的值由此图线求出重力加速度的值【解析】【解析】(1)T2l图线如如图所示所示6(2021届届雅雅安安期期末末)在在“探探究究单单摆摆摆摆长长与与周周期期关关系系”的的实实验验中中，某某同学的主要操作步骤如下：同学的主要操作步骤如下：A取取一一根根符符合合实实验验要要求求的的摆摆线线，下下端端系系一一金金属属小小球球，上上端端固固定定在在O点；点；B在小球静止悬挂时测量出在小球静止悬挂时测量出O点到小球球心的距离点到小球球心的距离l；

17、C拉拉动动小小球球使使细细线线偏偏离离竖竖直直方方向向一一个个不不大大的的角角度度(约约为为5)，然然后后由由静止释放小球；静止释放小球；D用秒表记录小球完成用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间次全振动所用的时间t.(3)在在与与其其他他同同学学交交流流实实验验方方案案并并纠纠正正了了错错误误后后，为为了了减减小小实实验验误误差差，他他决决定定用用图图像像法法处处理理数数据据，并并通通过过改改变变摆摆长长，测测得得了了多多组组摆摆长长l和和对对应应的的周周期期T，并并用用这这些些数数据据作作出出T2l图图像像如如图图所所示示若若图图线线的的斜斜率率为为k，则则重重力加速度的测量值力加速度的测

18、量值g_.7(2021届届甘甘省省静静宁宁县第第一一中中学学期期中中)用用单单摆摆测测定定重重力力加加速速度度的的实实验验装置如图甲所示装置如图甲所示(1)组装单摆时，应在下列器材中选用组装单摆时，应在下列器材中选用_(填选项前的字母填选项前的字母)A长度为长度为1 m左右的细线左右的细线B长度为长度为30 cm左右的细线左右的细线C直径为直径为1.8 cm的塑料球的塑料球D直径为直径为1.8 cm的铁球的铁球甲甲 (2)测测出出悬悬点点O到到小小球球球球心心的的距距离离(摆摆长长)L及及单单摆摆完完成成n次次全全振振动动所所用用的的时间时间t，则重力加速度，则重力加速度g_(用用L、n、t表

19、示表示)(3)用用多多组组实实验验数数据据作作出出T2L图图像像，也也可可以以求求出出重重力力加加速速度度g.已已知知三三位位同同学学作作出出的的T2L图图线线的的示示意意图图如如图图乙乙中中的的a、b、c所所示示，其其中中a和和b平平行行，b和和c都都过过原原点点，图图线线b对对应应的的g值值最最接接近近当当地地重重力力加加速速度度的的值值则则相相对于图线对于图线b，下列分析正确的是，下列分析正确的是_(填选项前的字母填选项前的字母)A出现图线出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的的原因可能是误将悬点到小球下端的距距离离记为摆长记为摆长LB出现图线出现图线c的原因可能是误将的原因可能是误

20、将49次全振动记为次全振动记为50次次C图线图线c对应的对应的g值小于图线值小于图线b对应的对应的g值值乙乙(4)某某同同学学在在家家里里测测重重力力加加速速度度他他找找到到细细线线和和铁铁锁锁，制制成成一一个个单单摆摆，如如图图丙丙所所示示，由由于于家家里里只只有有一一根根量量程程为为30 cm的的刻刻度度尺尺，于于是是他他在在细细线线上上的的A点点做做了了一一个个标标记记，使使得得悬悬点点O到到A点点间间的的细细线线长长度度小小于于刻刻度度尺尺量量程程保保持持该该标标记记以以下下的的细细线线长长度度不不变变，通通过过改改变变O、A间间细细线线长长度度以以改改变变摆摆长长实实验验中中，当当O

21、、A间间细细线线的的长长度度分分别别为为l1、l2时时，测测得得相相应应单单摆摆的的周周期为期为T1、T2由此可得重力加速度由此可得重力加速度g_(用用l1、l2、T1、T2表示表示)丙丙8(2021届届北北京京门头沟沟区区一一模模)在在“用用单单摆摆测测量量重重力力加加速速度度”的的实实验验中：中：(1)安装好实验装置后，先安装好实验装置后，先用用游标卡尺游标卡尺测量摆球直径测量摆球直径d，测量测量的的示数如图甲所示，则摆球直径示数如图甲所示，则摆球直径d_cm，再测量摆线长，再测量摆线长l，则则单摆摆长单摆摆长L_(用用d、l表表示示)；甲甲(2)摆摆球球摆摆动动稳稳定定后后，当当它它到到

22、达达_(填填“最最低低点点”或或“最最高高点点”)时时启启动动秒秒表表开开始始计计时时，并并记记录录此此后后摆摆球球再再次次经经过过最最低低点点的的次次数数n(n1、2、3)，当当n60时时刚刚好好停停表表停停止止计计时时的的秒秒表表如如图图乙乙示示，其其读读数数为为_ s，该该单单摆摆的的周周期期为为T_ s(周期要求保留周期要求保留3位有效数字位有效数字)；乙乙(3)计计算算重重力力加加速速度度测测量量值值的的表表达达式式为为g_(用用T、L表表示示)，如如果测量值小于真实值，可能原因是果测量值小于真实值，可能原因是_；A将摆球经过最低点的次数将摆球经过最低点的次数n记少了记少了B计时开始时，秒表启动稍晚计时开始时，秒表启动稍晚C将摆线长当成了摆长将摆线长当成了摆长D将摆线长和球的直径之和当成了摆长将摆线长和球的直径之和当成了摆长(4)正正确确测测量量不不同同摆摆L及及相相应应的的单单摆摆周周期期T，并并在在坐坐标标纸纸上上画画出出T2与与L的的关关系系图图线线，如如图图丙丙所所示示由由图图线线计计算算出出重重力力加加速速度度的的大大小小g_m/s2(保保留留3位位有有效数字，计算时效数字，计算时2取取9.86)丙丙