2.5 实验：用单摆测量重力加速度学案

2.5 实验：用单摆测量重力加速度

【学习目标】

1.学会用单摆测定当地的重力加速度。

2.能正确使用秒表。

3.巩固和加深对单摆周期公式的理解。

4.学习用累积法减小相对误差的方法。

【重点】

1.单摆摆长和周期的测量；

2．实验误差分析。

【难点】实验数据处理和误差分析

【学习过程】

一、实验原理：

二、实验器材：

三、测量过程、获取数据

活动1：如图1所示，细线上端的两种不同的悬挂方式，哪种较好？为什么？

活动2：怎样测量摆长？

活动3：怎样测量周期？如图2所示，选哪个位置作为计时的起始和终止位置更好？为什么？活动4：秒表怎么读数？

总结实验步骤：

四、数据处理

活动5：分析数据有哪些方法？

五、误差分析

活动6：实验中有哪些误差？分别来源于哪里？怎么减小这些实验误差？

六、注意事项

1．选择细线时应选择细、轻而且不易伸长，长度约_____左右的细线，小球应选密度_____、半径_____的金属球。

2．单摆摆线的上端应夹紧，不能卷在铁夹的杆上，以免造成悬点不固定，摆长变化的现象。3．测量摆长时应注意是悬点到_____的距离，等于____________________。注意摆线长与摆长的区别。

4．要使单摆在__________内摆动，不要形成__________。

5．要注意控制摆球的最大摆角不超过_____。

6．计算单摆的振动次数时，应从小球通过最低位置时开始计时，同方向再次通过最低位置时，计数为1、2……。

7．改变悬线长度多次测量，最后求出g的平均值。

【例】一位同学用单摆做测量重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如下步骤：A．测摆长l：用米尺量出摆线的长度。

B．测周期T：将摆球拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时，

读出这段时间t，算出单摆的周期T＝t

60

。

C．将所测得的l和T代入单摆的周期公式T＝2πl

g

，算出g，将它作为实验的最后结

果写入报告中。

指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正。

________________________________________________________________；

_______________________________________________________________；

_______________________________________________________________。

【变式】某实验小组在利用摆长约为1 m的单摆测量当地重力加速度的实验中：

(1)周期测量环节进行了下列振动图像所描述的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，

A、B、C、D均为30次全振动图像，已知sin5°＝0.087，sin15°＝0.259，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________。(填字母代号)

（2）改变摆长，利用测出的多组周期T、摆长L数据，作出T2­L图像，可以更准确地求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2­L图线如图中的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，出现图线a的原因可能是摆长L的测量值________(填“偏大”或“偏小”)，出现图线c的原因可能是周期T的测量值________(填“偏大”或“偏小”)。