单摆测重力加速度教案

用单摆测重力加速度教案

一、教学目的

1、知识与技能 （1）、学生学会用单摆测定当地的重力加速度； （2）、让学生学会处理数据的方法； （3）、让学生能正确熟练地使用秒表以及对新科技新技术的应用。 （4）、巩固和加深对单摆周期公式的理解.

2、过程与方法：

（1）学生发散思维、探究重力加速度的测量方法──明确本实验的测量原理──组织实验器材、探究实验步骤──进行实验──分析数据，得出实验结论。这一条探究之路。 （2）学习用累积法减小相对误差的方法. 3、情感态度与价值观 （1）、通过课堂活动、讨论与交流培养学生的团队合作精神。 （2）、通过对振动次数的计数等培养学生仔细观察、严谨治学的科学素养。

二、教学重点与难点

1、重点：

（1）了解单摆的构成。 （2）单摆的周期公式。 （3）处理数据的方法。 2、难点：

（1）计时的准确性。 （2）计数的准确性。

三、实验器材

①球心开有小孔的小金属球 ②长度大于1米的细尼龙线 ③铁夹 ④铁架台 ⑤游标卡尺 ⑥米尺

⑦秒表、光电门及显示器

四、教学过程

（一）引入：美国阿波罗计划是人类历史上的一个壮举，人类首次踏上了地球之外的天体。但是有人质疑整个计划可能是场骗局。其中质疑之一就是某段录像中，根据人下落的距离和所用的时间，得到当地的重力加速度为约6.8m/s 2，显然跟我们普遍认知的月球上重力加速度约为1.6m/s 2有较大偏差。那么，除了这种通过自由落体运动，还有哪些方法可以测量当地的重力加速度呢？ 1、物体作自由落体运动；2

2t h g

2、物体从光滑的斜面上由静止下滑；α

sin 22t S g =

3、弹簧测力计与天平：m

G g =

4、用打点计时器2

T S g ∆=

5、用圆锥摆αωcos 2

l g = 6、万有引力2

R GM g =

（二）实验探究：

1、实验目的：用单摆测定当地重力加速度；会使用秒表、游标卡尺。

问题1、用单摆测量重力加速度是根据什么物理原理？重力加速度的计算式是怎样的？ 问题2、该实验需要测量哪些量？计算出来的重力加速度是几位有效数字？

2、实验原理：根据单摆周期公式T=2πg l /，得：g=224T

l

π。据此，只要测得摆长l 和周

期T 即可算出当地的重力加速度g （三位）。 问题3、单摆应选用什么样的球？为什么？C

A 、空心乒乓球

B 、实心泡沫球

C 、直径2cm 铁球

D 、直径4cm 铁球 问题4、什么样的线？为什么？D

A 、粗棉线

B 、粗弹簧

C 、细橡皮筋

D 、细棉线 问题5、线长度应当在什么范围内？为什么？C

A 、1cm

B 、10cm

C 、1m

D 、10m 问题6、测量周期用什么测量工具？为什么？怎样读数？B A 、时钟 B 、秒表 C 、打点计时器

问题7、测量摆长用什么测量工具？为什么？怎样读数？AB A 、米尺 B 、游标卡尺 C 、螺旋测微器

3、实验器材：①球心开有小孔的小金属球②长度大于1米的细尼龙线③铁夹④铁架台⑤游标卡尺⑥米尺⑦秒表 问题8、怎样保证小球的摆动是简谐运动？如何保证摆动过程中摆长不变？如何保证摆角小于5°（10°）？

问题9、怎样测量单摆周期？从何处开始计时？到何处停止计时？如何对振动次数计数？ 问题10、秒表怎样读数？短针怎样读数？长针怎样读数？要不要估读？ 4、实验步骤： (1）、根据讨论结果，各组编写实验步骤（强调编写步骤中要指明器材、方法、公式），设计表格 (2）、出示参考实验步骤，表格， 参考实验步骤：

①做单摆，取约1米长的线绳穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，并固定在铁架台上； ②用米尺量出悬线长l 准确到毫米，用游标卡尺测摆球直径d ，算出半径r ，也准确到毫米，，算出摆长L=l+r ；

③把单摆从平衡位置拉开一个角度（<10o ）放开它，用秒表测量

单摆完成30次全振动（过平衡位置61次）所用的时间，求出完成一次全振动所需要的时间，这个平均时间就是单摆的周期。T=t/n （计时和计数再用光电门和手机秒表）；

④把测得的周期和摆长的数值代入公式g=224T

l

，求出重力加速度g 的值来

⑤改变摆长，重做几次实验。求g 的平均值。 ⑥整理器材。 参考表格：

次数 摆长L （米） 振动次数n （次） 时间t(秒)

周期T(秒) g

1 2 3

平均值：___________ 5、注意事项：

①选择材料时应选择细轻又不易伸长的线，长度一般在1m 左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2cm ；

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，以免摆动时发生摆线下滑，摆长改变的现象；

③注意摆动时摆角不能过大（<10o ）；

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为减小记时误差，采用倒数计数法，即当摆球经过平衡位置时开始计数，“3，2，1，0，1，2，3……”数“0”时开始计时，数到“60”停止计时，则摆球全振动30次，T=t/30。 ⑥计时从平衡位置开始是因为此处摆球的速度最大，人在判定它经过此位置的时刻，产生的计时误差较小。。

6、结论与误差分析：

1、g 偏大：

2、g 偏小：

五、教学反思

学生根据老师提供的器材，按照实验要求，合理选择器材，自己设计实验方案、测量的主要步骤及需要测量的物理量。题：用实验室提供的下列器材：不同材料的摆球，长100cm 至120cm 的摆线若干，带铁夹的铁夹台，秒表，米尺，游标卡尺，量角器，测量本地区的重力加速度。（l ）简要说明实验方案的设计思路；（2）简要说明测量的主要步骤与需要测量的物理量；（3）用已知量和测得量表示重力加速度的计算式；（4）通过测得量计算重力加速度的平均值。引伸1：用作图法计算重力加速度：引伸2：若实验室提供的摆球是不规则的，你怎样测量。采用以上方法进行教学，有利于学生积极思考，发挥学生的主体作用；有利于发展学生智力，培养能力；可克服传统演示实验的弊病，使学生获得发现知识的实验基础，享受科学实验的成果，进而鼓励同学立志去努力发现，探索物质运动的奥秘。

六、实验创新

1、应用光电门计数，让实验计数更加清晰和准确，还可以让学生体会和感受新科技新技术给生活生产带来的便利，更好的激励学生努力学习。