2.5用单摆测定重力加速度 学案-（2019）新人教版高中物理选择性必修第一册.docx

1、 2020级 物理教学案 编制： 审核： 使用： 教学日期：学习内容： 2.5实验：用单摆测量重力加速度 总第_课时课标核心素养要求会用单摆测定重力加速度的大小学习目标学会利用单摆的周期公式测量重力加速度.学习重点实验过程和实验数据处理学习过程教学笔记【自主学习】回忆单摆周期公式并求出重力加速度【合作学习难点探究】任务一、实验必备知识一、实验设计1.实验原理:由T2，得g，则测出单摆的摆长l和周期T，即可求出当地的重力加速度.2、实验器材：带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺3、实验步骤（1）让细线穿过小球上的小孔，在细线的穿出端打一个稍

2、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.（3）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ll （4）把单摆拉开一个角度，角度不大于5，释放摆球.摆球经过最低位置时，用秒表开始计时，测出单摆完成30次(或50次)全振动的时间，求出一次全振动的时间，即为单摆的振动周期.（5）改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格.4数据处理（1）公式法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g 中求出g值，最后求出g的平均值.（2）图像法：由T2得T2l，以T2为纵坐标，以l为横坐

3、标作出T2l图像(如图所示).其斜率k，由图像的斜率即可求出重力加速度g.5、 注意事项：（1）选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1 m；摆球应选用密度较大、直径较小的金属球.（2）摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小.（3）摆球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆.（4）计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，要测n次全振动的时间t.任务二、典型实验问题分析【例1】在做“用单摆测量重力加速度”的实验时，用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g_。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，如图甲所示，则单摆摆长是_m。若测定了4

4、0次全振动的时间如图乙中秒表所示，则秒表读数是_s。单摆摆动周期是_s。【例2】在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为t，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D，某次测量游标卡尺的示数如图甲所示.回答下列问题：(1)由甲图可知，摆球的直径为D_ mm.(2)该单摆的周期为_(3)为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、T2为纵坐标作出T2L图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的T2L图像是图乙

5、中的_(选填“”“”或“”)，由图像可得当地重力加速度g_，由此得到的g值会_(选填“偏小”“不变”或“偏大”).【例3】利用单摆测量当地重力加速度的实验中（1）某同学测量数据如下表，请在图乙中画出lT2图像l/m0.4000.5000.6000.8001.200T2/s21.602.102.403.204.80由图像可得重力加速度g_m/s2(保留3位有效数字)。(2)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图像可能是下列图像中的_。(3)在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m的单摆实验时，由于仅有量程为20 cm、精度为1 mm的钢板刻度尺，于是他先使摆球

6、自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点，测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离l.用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g_.【达标训练限时检测】 1、 某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度实验步骤如下A按装置图安装好实验装置；B用游标卡尺测量小球的直径d；C用米尺测量悬线的长度L；D让小球在竖直平面内小角度摆动，当小球经过最低点时开始计时，并计数为0，此后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3、，当数到20时

7、，停止计时，测得时间为t；E多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；F计算出每个悬线长度对应的t2；G以t2为纵坐标、L为横坐标，作出t2L图线结合上述实验，完成下列问题：(1)用游标为10分度的游标卡尺测量小球直径，某次测量示数如图7所示，读出小球直径d为_ cm.(2)该同学根据实验数据，利用计算机作出t2L图线如图所示根据图线拟合得到方程t2404.0L3.0，由此可以得出当地的重力加速度g_ m/s2.(取29.86，结果保留3位有效数字)(3)某同学在家里测重力加速度.他用细线和小铁锁制成一个单摆，如图甲所示.由于他无法确定铁锁的重心位置，所以他只测得摆线的长度l.然后将铁锁拉离平衡位置一个小角度由静止释放，测出振动周期T.多次改变摆线的长度，重复上面操作，得到多组l、T的数据，作出T2l图像如图乙所示，图像是一条不过原点的直线.他借鉴乙同学的思路，结合直线的斜率求得重力加速度.丙同学得到的重力加速度是否正确？并说明理由_.(可忽略空气阻力对该实验的影响) 【反思总结】 答案【例1】 0.875 075.21.88【例2】(1)16.4 (2) (3)、不变【例3】(1)9.86 (2)、B (3)、【针对训练】2、B【达标训练限时检测】1、(1)1.52(2)9.76（3）正确