物理教案重力加速度
高中物理人教必修一(教案)实验:用单摆测量重力加速度
实验:用单摆测量重力加速度【教学目标】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。
【教学重难点】1.学会用单摆测定当地的重力加速度。
2.学习用累积法减小相对误差的方法。
【教学准备】长约lm的细丝线一根,球心开有小孔的金属小球一个,带有铁夹的铁架台一个,毫米刻度尺一根,秒表一块,游标卡尺一把。
【教学过程】一、实验思路教师:上节课学习了单摆的相关知识,大家是否还记得单摆的周期公式?引导学生会顾单摆的周期公式以及试用条件1.公式:T=2π√lg2.使用条件:(1)θ<5°(2)小球为质点(大小与绳长相比可以忽略不计)教师:可以看出周期公式中含重力加速度g,那么我们可以根据测量单摆的周期来间接测量重力加速度的大小。
3.测量原理:g=4π2lT2其中l为摆长,T为单摆的周期由于一般单摆的周期都不长,例如摆长1m左右的单摆其周期约为2s。
所以依靠人为的秒表计时产生的相对误差会很大。
针对这一问题本实验采用累积法计时。
即不是测定一个周期,而是测定几十个周期,例如30或50个周期。
这样一来,人用秒表计时过程中产生的误差与几十个周期的总时间相比就微乎其微了。
这种用累积法减小相对误差的方法在物理实验中经常会遇到,希望学生要认真领会其精神实质,为以后的应用打下基础。
二、实验装置教师出示装置的对比图,让学生判断选择哪种装置。
学生选择并让学生给出选择的理由。
教师进行总结:①让线的一端穿过小球的小孔,然后打一个比小孔大一些的线结,做成单摆。
②把线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自由下垂,在单摆平衡位置处做上标记,如图所示。
实验时p上纹个位置为基础。
三、物理量的测量1.摆长的测量教师:根据测量原理,我们需要测量的物理量有:摆长??和单摆的周期??,那么测量摆长怎么测量:学生:刻度尺测量。
物理实验方案测量重力加速度
物理实验方案测量重力加速度引言:重力加速度是物体在地球表面受到重力作用下的加速度,一般用g 表示。
测量重力加速度是物理实验中常见的一项基础实验,通过测量物体在自由下落中的加速度来确定地球表面的重力加速度。
实验目的:本实验旨在通过自由下落实验,测量重力加速度g的数值。
实验仪器:1. 下落时间测量装置2. 直尺3. 记号笔4. 计时器5. 物体(如小球、纸片等)实验原理:根据物体自由下落的运动学公式,可以得到下落时间与下落高度之间的关系:h = 1/2 * g * t^2其中,h为下落高度,t为下落时间,g为重力加速度。
实验步骤:1. 搭建下落时间测量装置:将直尺垂直插入地面或放置在水平台面上,使其稳固不动。
2. 在直尺上选择一个固定的起点作为下落物体的起始位置,使用记号笔在该起点处标记。
3. 将物体从起点位置自由下落,并同时启动计时器。
4. 当物体触地时,立即停止计时器,记录下落的时间t。
5. 重复上述实验步骤多次,取平均值作为实验结果。
6. 根据实验数据计算重力加速度的数值。
实验注意事项:1. 在选择物体时,要保证物体较小,形状较规则,并且密度均匀,以减小空气阻力的影响。
2. 实验过程中要注意准确记录下落时间,避免人为误差的产生。
3. 为了获得更准确的实验结果,实验次数应尽可能多,取平均值以降低随机误差。
实验数据处理:根据实验步骤中的公式,我们可以得到下落高度与下落时间之间的关系为:h = 1/2 * g * t^2。
可以通过记录多组下落高度与对应的下落时间数据,利用最小二乘法进行数据拟合,得到重力加速度g的数值。
实验结果与讨论:根据实验数据处理的方法,我们可以得到实验测得的重力加速度的数值。
通过与理论值进行比较,可以评估实验的准确度和可靠性。
结论:通过本实验,我们成功地测量了重力加速度g的数值,并对实验过程进行了分析和讨论。
实验结果对于理解物体在地球表面受到重力作用的特性具有重要意义,也为后续实验和课程的学习提供了基础。
物理实验教案:测量重力加速度的方法
物理实验教案:测量重力加速度的方法测量重力加速度的方法引言物理实验是培养学生科学素养和实践能力的重要环节之一。
测量重力加速度是物理实验中常见的一项内容,它既是实践探索物理规律的重要手段,也是学生理解重力和运动规律的基础。
本教案将介绍几种测量重力加速度的方法,供教师和学生参考和实践。
一、自由落体法测量重力加速度1. 实验原理重力加速度是指在重力作用下,物体自由下落的加速度。
根据牛顿第二定律的公式 F = ma,重力可表示为 F = mg,其中g为重力加速度,m为物体的质量。
利用自由落体法可以通过测量物体下落的距离和时间来求解重力加速度的数值。
2. 实验步骤(1)准备一根垂直挂放的导线,将一小球系于导线末端;(2)用尺子测量导线末端球的高度h,并记录下来;(3)释放小球,用计时器计时,记录球由导线末端落地所用的时间t;(4)重复实验多次,取平均值用来计算。
(5)通过计算公式 g = 2h/t^2,可以得到重力加速度的数值。
二、摆法测量重力加速度1. 实验原理摆法是测量重力加速度的常见方法之一。
根据等效原则,把重力加速度g近似等于重力作用于单位质量试验物的拉力,可以通过挂钟摆上的重物来测量重力加速度。
2. 实验步骤(1)准备一个长细线并将其固定于支架上;(2)在细线的下端系上一个重物,形成钟摆;(3)调整摆长l,并记录下来;(4)用计时器计时,测量摆动的周期T;(5)通过计算公式g = 4π^2l / T^2,可以得到重力加速度的数值。
三、斜面法测量重力加速度1. 实验原理斜面法是通过测量物体在斜面上做匀加速直线运动的加速度,从而求解重力加速度。
当物体沿斜面向下运动时,只受到重力分力和摩擦力,根据牛顿第二定律和分解力的原理可以得到计算公式。
2. 实验步骤(1)准备一个平滑的斜面,并将测量溜滑器的轨道固定在斜面上;(2)将溜滑器推离初始位置,并记录下所用时间t;(3)通过计算公式g = 2l / t^2sinθ,其中l为斜面的长度,θ为斜面与水平面夹角,可以得到重力加速度的数值。
高中物理重要实验讲解教案
高中物理重要实验讲解教案
实验名称:测量重力加速度
实验目的:通过实验测量重力加速度的数值,加深学生对于重力的理解。
实验原理:在地球表面附近,物体所受重力的大小可以通过重力加速度g来表示,g≈9.8 m/s²。
利用自由落体运动的规律可以测量重力加速度的大小。
实验器材:自由落体装置、计时器、测量尺、小球
实验步骤:
1. 将自由落体装置架设好,确保小球可以在装置上自由落下。
2. 在离开地面一定高度的位置释放小球,同时开启计时器。
3. 当小球落地时,停止计时器,记录下时间t。
4. 重复进行多次实验,取平均值为最终结果。
实验数据处理:
1. 计算小球自由落体的时间t。
2. 利用自由落体运动的公式:h = 1/2 * g * t²,求出重力加速度g的大小。
实验注意事项:
1. 实验过程中要注意安全,避免小球和仪器的损坏。
2. 实验结果应取多次实验的平均值,减少误差。
3. 实验结束后要及时清理仪器,保持实验台整洁。
实验结果分析:
通过实验测量得到的重力加速度应接近于地球表面的标准值9.8m/s²,如果实验结果有较大偏差,应检查实验操作是否正确并重新进行实验。
实验总结:
通过本次实验,我们成功测量了重力加速度的数值,加深了对重力的理解。
同时,实验过程中我们也学到了如何进行实验设计和数据处理的方法,提高了我们的实验能力。
愿同学们在未来的物理学习中能够不断探索、不断前进,掌握更多的物理知识。
了解重力加速度概念:初中二年级物理知识点教案
了解重力加速度概念:初中二年级物理知识点教案在初中二年级的物理学习中,重力加速度概念是一个非常重要的知识点。
重力加速度即地球所施加在物体上的引力作用所产生的加速度。
掌握并了解这一概念可以帮助学生更好地理解物体受力、运动和运动规律等知识点。
知识目标:1.理解重力的概念,重视重力的作用。
2.掌握重力加速度的计算方法,了解物体的自由落体运动规律。
3.能够应用所学知识解决实际问题,如计算自由落体运动的速度和距离等。
教学过程:一、引入1.介绍物体受力的概念,引导学生思考物体的运动是如何产生的。
2.引出“重力”这一概念,让学生了解重力的作用和重要性。
3.引出“重力加速度”,并让学生了解其定义和计算方法。
二、理论讲解1.讲解重力的概念和作用,强调其普遍存在于地球上的一种力。
2.讲解重力加速度的定义和计算方法,包括地球上的重力加速度为9.8m/s²,自由落体运动时速度和时间的计算公式等。
3.讲解物体的自由落体运动规律,包括速度随时间线性增加,位移随时间平方指数增加等。
三、实验与演示1.进行简单的实验,如让学生用下落的物品进行测量,来演示重力的作用和加速度。
2.进行演示,如使用示波器和陀螺等设备来演示自由落体运动的规律。
四、练习与应用1.让学生进行课堂练习,巩固所学知识点。
2.让学生进行实际应用,如计算自由落体运动的速度、时间和距离等。
五、总结1.再次强调重力加速度的重要性和作用。
2.让学生对所学知识进行总结,巩固所学内容。
3.鼓励学生在日常学习和生活中积极应用所学知识,加深对重力加速度概念的理解和记忆。
总结:通过以上教学过程,学生可以初步了解并掌握重力加速度概念,以及其在物理运动中的重要性。
通过实验和演示,学生可以更加直观地了解自由落体运动规律。
通过练习和应用,学生可以更好地掌握所学知识,为今后的物理学习打下坚实基础。
实验:用单摆测重力加速度(高中物理教学课件)
一.实验目的
1.练习使用秒表
2.测量当地的重力加速度
二.实验原理
T 2
l g
g
4 2l
T2
1.计算法:测量单摆的摆长和周期,可以计算出 当地的重力加速度。要求多次测量求平均值
T 2 l T 2 4 2 l或者l g T 2
g
g
4 2
2.图像法:测出多组数据作T2-l图象或者l-T2图 象,利用斜率求重力加速度
典型例题
例6. (1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,用主 尺最小分度为1mm、游标尺上有20个分度的卡尺测量金 属球的直径,结果如图甲所示,可以读出此金属球的直 径为 14.35 mm. (2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连,将摆球拉开一小 角度使单摆做简谐运动后,从某时刻开始计时,拉力传 感器记录了拉力随时间变化的情况,如图乙所示,则该 单摆的周期为 2.0 s.
问题:若某同学用单摆测定重力加速度实验把绳 长当成了摆长,能否求得重力加速度?
T 2
Lr g
Lr
g
4 2
T2
L
g
4
2
T
2
r
L
答:能求出。 作出l -T2图象如 图,可以利用斜率
得到重力加速度,
0
T2 且纵轴截距的绝对
-r
值就是小球半径。
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时27分34秒
六.机械秒表的读数
1.按钮功能: 开始,结束,复位 2.表盘构造: 内侧表盘与外侧表盘 3.工作原理:
内侧表盘:反映分针读数t1,转一周是15分钟,每1大格为1分钟, 分成前后两部分,指针在1~2之间t1=1分,指针在2~3之间t1=2分, 以此类推…… 外侧表盘:反映秒针读数t2,转一周是30s,转两周为60s,每大格 为1秒钟,分成10小格,读到0.1s,不需要估读。若分针在前半部 分,秒针为0~30.0s,若分针在后半部分,秒针为30.0~60.0s。
重力加速度教案:计算自由落体的加速度值
重力加速度教案:计算自由落体的加速度值一、教学目标1.认知目标通过本节课的学习,学生应该能够了解什么是重力加速度以及如何计算自由落体的加速度值。
2.技能目标学生能够熟练运用重力加速度公式进行计算,掌握计算自由落体加速度值的方法。
3.情感目标培养学生探究知识、主动思考、合作学习的能力,提高学生的创新意识和实践能力。
二、教学重点1.认识什么是重力加速度。
2.熟练掌握计算自由落体加速度的方法。
三、教学难点掌握重力加速度公式的运用方法。
四、教学过程1.导入引领学生通过直观的视觉方式来认识重力加速度的重要性及其科学基础。
通过物理实验的方式来向学生演示重力加速度的计算过程。
2.讲解通过讲解,将重力加速度公式的计算方法传达给学生。
介绍自由落体的定义。
自由落体指没有受到任何外力干扰,只受到重力作用的物体下落的过程。
介绍重力加速度的定义。
重力加速度的大小用g表示,它是一种基本物理量,定义为单位质量物体在重力场中所受的加速度大小,即9.8米/秒²。
最后学生需要掌握通过重力加速度公式计算自由落体的加速度值。
自由落体加速度公式为:g=h/t²,其中,h为自由落体路径长度,t为自由落体经过的时间。
3.练习通过实践练习来提高学生的运用能力。
请学生在给定的物理实验中,通过计算自由落体的加速度值,来掌握重力加速度公式的运用方法。
4.总结通过反思自己的答题过程,来总结学生所学的知识点,提高学生解决问题的方法。
五、教学方法1.现代科技手段通过电影、演示、实验等现代科技手段来进行教学,增强教学效果。
2.启发式教学通过启发式教学的方法来让学生发掘问题的本质,提高学生的创新思维。
3.合作学习通过合作学习的方法来促进学生之间的交流,提高学生的合作能力,减轻学生的学习压力。
六、教学评价1.教学过程中,我们可以通过问答、实践、小组讨论等方式对学生进行评价。
2.学生也可以通过自我评价的方式来了解自己的学习水平。
3.对于学生的学习情况,教师可以采用定期复习、个别辅导等方式来加强学生的学习。
高中物理实验教案:测量重力加速度的实验设计
高中物理实验教案:测量重力加速度的实验设计引言大家好!在高中物理学习中,实验是非常重要的一部分。
通过实验,我们可以亲自参与,观察和探索物理现象,提高我们的实践能力和科学素养。
在这篇文章中,我将为大家介绍一种测量重力加速度的实验设计,帮助大家掌握这个重要概念。
为什么要测量重力加速度?重力加速度是指物体受到地球引力作用下的加速度。
在我们日常生活中,我们经常会遇到一些需要准确测量重力加速度的情况,比如建筑设计、交通工程等。
因此,我们需要掌握测量重力加速度的方法。
实验目的本实验的主要目的是通过测量自由下落物体的加速度,间接测量重力加速度,并加深对重力加速度概念的理解。
实验原理实验原理主要有两个方面:自由下落实验和运动学方程。
自由下落实验自由下落实验是指让物体在不受其他力作用下自由下落的实验。
在地球上,这时物体只受到重力的作用,因此可以间接测量重力加速度。
运动学方程运动学方程是描述物体运动的关系式。
对于自由下落实验来说,我们可以使用以下两个运动学方程: 1. 下落距离公式:s=1gt2,其中s为下落距离,g为重2力加速度,t为物体下落时间。
2. 平均速度公式:v=gt,其中v为下落物体的平均速度,g为重力加速度,t为物体下落时间。
实验材料和仪器•尺子或测量长度的仪器•秒表•容器(如透明塑料杯)•物体(如半球形金属块)实验步骤步骤1:准备实验材料和仪器•准备一个透明塑料杯,并用尺子或测量长度的仪器测量其高度。
•准备一个半球形金属块,并用尺子或测量长度的仪器测量其直径。
•准备一个秒表。
步骤2:设置实验装置•将透明塑料杯竖直放置在光滑平面上,确保其稳定。
•将半球形金属块放置在塑料杯的顶部。
步骤3:进行实验•按下秒表的计数按钮,并同时释放半球形金属块,使其自由下落。
•在半球形金属块触底时,停止秒表,并记录下落时间。
•重复上述步骤多次,取平均值以提高实验结果的精确性。
步骤4:计算重力加速度•根据下落时间和透明塑料杯的高度,计算半球形金属块的下落距离。
《物理实验教案:测量重力加速度的方法》
《物理实验教案:测量重力加速度的方法》一、引言重力加速度是物理学中的重要概念,它在许多物理实验和现象的分析中起着关键的作用。
测量重力加速度的方法有很多种,本文将介绍几种常见的实验方法,并对其原理和步骤进行详细说明。
二、简介重力加速度是指任何自由下落物体在自由下落过程中获得的速度增加量。
它通常用字母"g"来表示,其数值近似于9.8 m/s²。
测量重力加速度可以帮助我们了解地球表面上不同位置地球引力场的差异,同时也是其他物理实验中的基础数据。
下面将介绍几种常见的测量重力加速度的方法。
三、简单摆法简单摆法是一种利用简单摆(如一个长度固定、质量可忽略不计的线与一个质点组成)测量重力加速度的方法。
此测量依赖于摆周期T和摆长L之间的关系式:T=2π√(L/g)。
具体步骤:首先放置一个长度合适且质量可忽略不计的摆线,并确保摆球无初速度,使其从静止开始振动。
使用一个计时器,测量摆球的振动周期,并记录下来。
重复多次实验以提高准确性。
根据振动周期和摆长的关系式计算重力加速度g的值。
四、自由落体法自由落体法是一种通过测量物体自由下落时间并利用自由落体运动规律来获得重力加速度的方法。
这种方法利用了质点在无阻力的情况下在竖直方向上做匀加速直线运动的规律:s=1/2gt²。
具体步骤:首先选择一个较为光滑且尺寸适合的垂直导轨,将待测物体释放在导轨上从静止开始自由下落,同时启动计时器。
当物体到达某个特定位置或触碰地面时停止计时,并记录时间t。
根据自由落体运动规律的公式,通过求解得到的时间t来计算重力加速度g的值。
五、弹簧彈尺法弹簧秤法是一种利用 Hooke 定律和谐振法原理来测量重力加速度的方法。
其基本原理是采用线性弹簧,使质点与弹簧水准位置之间相距一定长度,并通过测量弹性势能和物体质量之间的关系来计算重力加速度。
具体步骤:首先悬挂一个合适的质量在弹簧上,使其产生一定的伸长。
记录下弹簧在静止状态下的长度x0。
物理实验教案:测量重力加速度的方法
物理实验教案:测量重力加速度的方法一、引言在物理实验中,测量重力加速度是一个常见且重要的实验。
重力加速度是指地球上物体自由下落时受到的常数加速度。
通过精确测量重力加速度,我们可以进一步了解质量、运动以及万有引力等基本物理概念。
本篇文章将介绍几种测量重力加速度的方法,包括简单重锤法、摆线法和自由落体法。
二、简单重锤法1. 实验原理:简单重锤法是最常见的测量重力加速度的方法之一。
该方法利用了铅垂线上的等分现象来测定地球表面上任意两个点之间的高度差。
2. 实验步骤:①在待测高度差处同时放置两个金属片;②释放金属片并用秒表计时,记录金属片下落经过固定距离所需的时间;③通过计算得到所需的高度差。
三、摆线法1. 实验原理:摆线法通过测量自由悬挂的摆线在不同长度时周期变化的方法来估算重力加速度。
2. 实验步骤:①悬挂一个小球,并使其自由摆动;②测量不同长度下的周期,即从小球最高一点振至该位置再返回所需的时间;③通过周期与长度的关系公式计算重力加速度。
四、自由落体法1. 实验原理:自由落体法是测量重力加速度最常用的方法之一。
该实验利用了自由下落物体在垂直方向上匀加速运动的特性。
2. 实验步骤:①首先设置一个竖直高度为h的垂直导轨,在导轨底部放置一个接触开关;②让铅球从导轨顶部自由下落,通过接触开关记录其通过时间;③重复多次实验并取平均值,通过位移与时间的关系公式计算得到重力加速度。
五、实验注意事项1. 实验环境要保持稳定,避免风力或其他外界因素对实验结果产生干扰;2. 测量设备要准确校准,并对不确定度进行评估,以提高数据可信度;3. 在使用悬挂物进行摆线法实验时,要确保摆线长度合适,以获得准确结果。
六、实验误差和改进措施1. 实验误差来自于测量设备的精确度、实验操作的不准确等因素;2. 可通过增加重复实验次数、提高仪器精度和改进实验操作来减小误差。
七、应用与意义测量重力加速度的方法在物理教育中具有广泛应用。
学生通过亲自进行实验,不仅可以深入理解重力加速度概念,还能培养观察、记录和分析数据的能力。
物理人教版高中选择性必修一(2019年新编)2-5 实验:用单摆测量重力加速度(教案)
§2-5 实验:用单摆测量重力加速度一、学习目标1.进一步理解单摆做简谐运动的条件和单摆周期公式中各量的意义.2.学会利用单摆的周期公式测量重力加速度. 二、学习过程 【知识点】 一、实验思路 由T =2πl g ,得g =4π2lT2,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. 二、实验器材铁架台及铁夹,金属小球(有孔)、停表、细线(1 m 左右)、刻度尺、游标卡尺. 三、物理量的测量1.让细线穿过小球上的小孔,在细线的穿出端打一个稍大一些的线结,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l =l ′+d2.4.把单摆拉开一个角度,角度小于5°,释放摆球.摆球经过最低位置时,用停表开始计时,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. 四、数据分析1.公式法:每改变一次摆长,将相应的l 和T 代入公式g =4π2lT 2中求出g 值,最后求出g 的平均值.设计如下所示实验表格实验 次数 摆长l /m周期T /s重力加速度 g /(m·s -2)重力加速度g 的 平均值/(m·s -2) 1 g =g 1+g 2+g 332 32.图像法:由T =2πl g 得T 2=4π2gl ,以T 2为纵轴,以l 为横轴作出T 2-l 图像(如图1所示).其斜率k =4π2g,由图像的斜率即可求出重力加速度g .五、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 . 【典例】(一)实验原理与操作例题1、在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验时:(1)为了利用单摆较准确地测出重力加速度,可供选用的器材为______。
《物理实验教案:测量重力加速度的方法》
《物理实验教案:测量重力加速度的方法》一、引言重力加速度是物理学中的一个重要参数,它描述了任何物体在重力作用下的加速度。
测量重力加速度的方法可以去探索并验证地球重力场的特性以及地球的质量和大小。
本文将介绍三种常用的测量重力加速度的方法,分别是自由落体法、摆钟法和振动法。
二、自由落体法自由落体法是一种常用的测量重力加速度的方法。
它基于物体在自由下落的情况下,重力是唯一的作用力,可以利用物体的下落时间和下落的距离来计算重力加速度。
具体实验步骤如下:1. 准备一个垂直平整的垂直墙面,并在墙上标记出不同高度的刻度线。
2. 使用一个计时器,测量同一个物体自上而下自由下落所用的时间,并记录下来。
3. 重复上述步骤多次,然后计算出平均下落时间。
4. 根据下落距离和平均下落时间,计算重力加速度。
公式为g = 2h/t²,其中g 为重力加速度,h为下落距离,t为下落时间。
通过多次重复实验,可以得到准确的重力加速度数值。
三、摆钟法摆钟法是另一种常用的测量重力加速度的方法。
它基于摆钟的周期与重力加速度的关系,通过测量摆钟的周期来获得重力加速度的数值。
具体实验步骤如下:1. 准备一个简单的摆钟,例如一根线和一个小球,使其在一个固定的点上摆动。
2. 使用一个计时器,测量摆钟的完整周期,并记录下来。
3. 重复上述步骤多次,然后计算出平均周期。
4. 根据重力加速度与周期的关系公式,计算重力加速度。
公式为g = 4π²L/T²,其中g为重力加速度,L为摆钟的线长,T为周期。
通过多次实验,可以得到准确的重力加速度数值。
四、振动法振动法是一种用于测量重力加速度的方法。
它基于弹簧振子或简谐振子在重力作用下的周期与重力加速度的关系,通过测量振子的周期来得到重力加速度。
具体实验步骤如下:1. 准备一个弹簧振子或简谐振子,并固定在一个平面上。
2. 使用一个计时器,测量振子一个完整周期所用的时间,并记录下来。
3. 重复上述步骤多次,然后计算出平均周期。
2024届高考一轮复习物理教案(新教材人教版浙江专用):用单摆测量重力加速度
实验九 用单摆测量重力加速度 目标要求 1.知道利用单摆测量重力加速度的原理.2.掌握利用单摆测量重力加速度的方法.实验技能储备1.实验原理当摆角较小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T =2πl g ,由此得到g =4π2l T 2,因此,只要测出摆长l 和振动周期T ,就可以求出当地的重力加速度g 的值.2.实验器材单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表.3.实验过程(1)让细线的一端穿过金属小球的小孔,做成单摆.(2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂,在单摆平衡位置处做上标记,如图所示.(3)用毫米刻度尺量出摆线长度l ′,用游标卡尺测出金属小球的直径,即得出金属小球半径r ,计算出摆长l =l ′+r .(4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°),然后放开金属小球,让金属小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成30~50次全振动所用的时间t ,计算出单摆的振动周期T .(5)根据单摆周期公式,计算当地的重力加速度.(6)改变摆长,重做几次实验.4.数据处理(1)公式法:利用T =t N 求出周期,算出三次测得的周期的平均值,然后利用公式g =4π2l T2求重力加速度.(2)图像法:根据测出的一系列摆长l对应的周期T,作l-T2的图像,由单摆周期公式得l=g4π2 T2,图像应是一条过原点的直线,如图所示,求出图线的斜率k,即可利用g=4π2k求重力加速度.5.注意事项(1)一般选用一米左右的细线.(2)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定.(3)应在小球自然下垂时用毫米刻度尺测量悬线长.(4)单摆必须在同一平面内振动,且摆角小于5°.(5)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时,并数准全振动的次数.考点一教材原型实验例1(2023·江苏南通市模拟)某小组在“用单摆测量重力加速度”实验中:(1)组装单摆时,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线的上端,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图甲所示.这样做的目的有__________;A.保证摆动过程中摆长不变B.需要改变摆长时便于调节C.保证摆球在同一竖直平面内摆动(2)安装好实验装置后,先用刻度尺测量摆线长l,再用游标卡尺测量摆球直径d,其示数如图乙所示,则d=________ mm;(3)某次实验过程中,用秒表记录时间的起点应该是摆球运动过程中的________________(选填“最高点”或“最低点”);(4)该组同学测出五组单摆振动周期T与摆长L的数据如表,请在图丙中作出T2-L关系图像.根据图像算出重力加速度g=________ m/s2(结果保留3位有效数字).次数1234 5L/m0.500 00.600 00.700 00.800 00.900 0T/s 1.43 1.55 1.67 1.78 1.90T2/s2 2.04 2.40 2.79 3.17 3.61(5)若测量值与当地重力加速度值相比偏大,可能原因是____________________(写出一个).答案(1)AB(2)18.9(3)最低点(4)见解析图9.84(9.83~9.89范围内均可)(5)见解析解析(1)用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,可以在需要改变摆长时便于调节;用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,从而保证摆动过程中摆长不变.上述做法并不能保证摆球在同一竖直平面内摆动,故选A、B.(2)由题图乙可知摆球直径为d=18 mm+9×0.1 mm=18.9 mm.(3)摆球在最高点附近运动速度较小,人由于视觉原因不可能精确定位摆球是否经过最高点,由此造成时间测量的相对误差较大.摆球在最低点附近速度较大,因位置判断造成的误差对时间测量的影响较小,所以应在摆球经过最低点时开始计时.(4)作出T2-L关系图像如图所示.根据单摆周期公式有T =2πL g 变形可得T 2=4π2L g ,所以图像的斜率为k =4π2g =3.610.9s 2/m ,解得g ≈9.84 m/s 2.(5)本实验通过累积法来测量周期,即测量摆球完成n 次全振动的总时间t ,从而求得周期,若计算时不慎将n 的值记录得偏大,则所测周期偏小,会造成g 的测量值偏大.实验时,摆球有时不一定严格在竖直面内运动,而是做圆锥摆运动,在摆角为θ的情况下,小球向心力为F =mg tan θ=m 4π2T 2L sin θ,解得T =2πL cos θg ,由上式可知摆球做圆锥摆运动时,所测周期比严格做单摆运动时偏小,从而造成g 的测量值偏大.还有可能在实验过程中,铁夹处摆线出现了松动,使摆长的真实值比测量值偏大,从而造成g 的测量值偏大.例2 在“用单摆测量重力加速度”的实验中,由单摆做简谐运动的周期公式得到g =4π2l T2,只要测出多组单摆的摆长l 和运动周期T ,作出T 2-l 图像,就可以求出当地的重力加速度,理论上T 2-l 图像是一条过坐标原点的直线.(1)某同学在家里做用单摆测量重力加速度的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块外形不规则的长条状的大理石块代替了摆球(如图),以下实验步骤中存在错误或不当的步骤是________(只填写相应的步骤前的字母即可).A .将石块用细尼龙线系好,结点为N ,将尼龙线的上端固定于O 点B .用刻度尺测量ON 间尼龙线的长度L 作为摆长C .将石块拉开一个大约5°的角度,然后由静止释放D .从石块摆到最低点时开始计时,当石块第30次到达最低点时结束计时,记录总时间为t ,由T =t 30得出周期E .改变ON 间尼龙线的长度再做几次实验,记下相应的L 和TF .求出多次实验中测得的L 和T 的平均值作为计算时使用的数据,代入公式g =⎝⎛⎭⎫2πT 2l ,求出重力加速度g(2)该同学根据实验数据作出的T 2-L 图像如图所示:①由图像求出的重力加速度g =________ m/s 2(取π2=9.87).②由于图像没有能通过坐标原点,求出的重力加速度g 值与当地真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”);若利用g =4π2l T2,采用公式法计算,则求出重力加速度g 值与当地真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).答案 (1)BDF (2)①9.87 ②不变 偏小解析 (1)该同学以上实验步骤中有错误或不当的步骤的是B 、D 、F ,B 步骤中摆长应是悬点到大理石块重心的距离;D 步骤中第30次经过最低点,则此单摆一共完成了15个全振动,所以周期为T =t 15;F 步骤中必须先分别求出各组L 和T 值对应的g ,再取所求得的各个g 的平均值.(2)①图像的斜率k =4πg 2= 4.0-0[99-(-1)]×10-2 s 2/m =4 s 2/m ,所以加速度g =9.87 m/s 2. ②根据T =2πL g 得T 2=4π2L g ,根据数学知识可知,T 2-L 图像的斜率k =4π2g,则当地的重力加速度g =4π2k ,由于图像不通过原点,则T 2=4π2l g =4π2(L +r )g =4π2L g +4π2r g,根据数学知识可知,对于T 2-L 图像来说两种情况下图像的斜率不变,所以测得的g 值不变;经分析可知出现上述图像不过坐标原点的原因是摆长测量值偏小,若利用g =4π2l T2计算,则求出的重力加速度g 值与当地真实值相比偏小.考点二 探索创新实验例3 (2023·浙江温州市模拟)在探究单摆运动的实验中:(1)如图所示,图(a)是用力传感器对单摆运动过程进行测量的装置图,图(b)是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F -t 图像.根据图(b)的信息可得,从t =0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为________ s ,摆长为________ m(取重力加速度g =10 m/s 2,π2=10);(2)某同学的操作步骤如下,其中正确的是________;A .取一根弹性细线,下端系住直径为d 的金属小球,上端固定在铁架台上B .用米尺量得细线长度l 0,则测得摆长为l 0C .在摆线偏离竖直方向5°位置静止释放小球D .让小球在水平面内做圆周运动,测得周期,再根据公式计算重力加速度(3)某小组利用单摆测量当地的重力加速度.改变摆线长度l 0,测得了多组数据,在进行数据处理时,甲同学把摆线长l 0作为摆长,直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值;乙同学作出T 2-l 0图像后求出斜率,然后算出重力加速度.两同学处理数据的方法对结果的影响是:甲________,乙________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”).答案 (1) 0.5 0.64 (2) C (3) 偏小 无影响解析 (1)因为摆球在最低点时满足F -mg =m v 2L, 力传感器显示的力最大,从F -t 图像中可以看出从t =0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为t =0.5 s由F -t 图像可知单摆的周期为T =1.6 s ,又因为T =2πL g ,可得L =T 2g 4π2=0.64 m (2)取一根细线(伸长量不计),下端系住直径为d 的金属小球,上端固定在铁架台上,A 错误;摆长应为l 0+d 2,B 错误;在摆线偏离竖直方向5°位置静止释放小球,C 正确;若让小球在水平面内做圆周运动,则为圆锥摆运动,测得的摆动周期不是单摆运动周期,D 错误.(3)根据单摆周期公式T =2πl g ,解得重力加速度g =4π2l T2,而摆长应该是摆线长度与摆球半径之和,甲同学把摆线长l 0作为摆长,摆长小于实际摆长,故重力加速度的测量值小于真实值;根据T =2πl 0g ,得T 2=4π2l 0g ,则T 2-l 0图像的斜率k =4π2g ,重力加速度g =4π2k,当摆长为实际摆长时,则T 2=4π2(l 0+d 2)g =4π2g l 0+2π2d g,对于T 2-l 图像来说,两种情况下图像的斜率不变,所以测得的g 值不变.例4 滑板运动场地有一种常见的圆弧形轨道,其截面如图所示,某同学用一辆滑板车和手机估测轨道半径R (滑板车的长度远小于轨道半径).主要实验过程如下:(1)用手机查得当地的重力加速度为g ;(2)找出轨道的最低点O ,把滑板车从O 点移开一小段距离至P 点,由静止释放,用手机测出它完成n 次全振动的时间t ,算出滑板车做往复运动的周期T =________;(3)将滑板车的运动视为简谐运动,则可将以上测量结果代入R =________(用T 、g 表示)中计算出轨道半径.答案 (2)t n (3)gT 24π2 解析 (2)(3)滑板车做往复运动的周期T =t n ,根据单摆的周期公式有T =2πR g ,得R =gT 24π2. 课时精练1.(2020·浙江7月选考·17(2))某同学用单摆测量重力加速度.(1)为了减少测量误差,下列做法正确的是________(多选);A .摆的振幅越大越好B .摆球质量大些、体积小些C .摆线尽量细些、长些、伸缩性小些D .计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处(2)改变摆长,多次测量,得到周期平方与摆长的关系图像如图所示,所得结果与当地重力加速度值相符,但发现其延长线没有过原点,其原因可能是________.A .测周期时多数了一个周期B .测周期时少数了一个周期C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长D.测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长答案(1)BC(2)C解析(1)摆的振幅过大,摆角大于5°,单摆周期公式不再成立,故A错误;摆球质量大、体积小(用密度大的实心金属球),摆线细长、伸缩性小可使阻力及摆长变化等影响更小,是单摆模型的要求,故B、C正确;摆球在最高点附近速度小,计时误差大,故计时起、止点应选在平衡位置,故D错误.(2)测周期时,无论是多数一个周期还是少数一个周期,T2-l图线都是过原点的直线,只是图线的斜率变化,即测得的重力加速度变化,故A、B错误;T2-l的图像的纵轴截距大于0,可知测量的摆长比实际摆长小了一些,故可判断测摆长时未加摆球的半径,直接将摆线的长度作为摆长,故C正确,D错误.2.(2023·浙江宁波市检测)“利用单摆测重力加速度”的实验中:(1)用游标卡尺测量小钢球直径,读数如图所示,读数为________ mm;(2)下列最合理的装置是________;(3)测单摆周期时,当摆球经过平衡位置时开始计时并记1次,测出经过该位置N次所用时间为t,则单摆周期为T=________;(4)该同学根据实验数据,利用计算机拟合得到的方程为:T 2=4.04l +0.05.由此可以得出当地重力加速度g =________ m/s 2(π取3.14,结果保留2位有效数字),从方程中可知T 2与l 没有成正比关系,其原因可能是________.A .计算摆长时,可能加了小球的直径B .小球摆动过程中,可能摆角太大C .开始计时时,小球可能在最高点D .计算摆长时,可能只算了绳长答案 (1)9.7 (2)D (3)2t N -1(4)9.8 D 解析 (1)用游标卡尺测量小钢球直径,读数为9 mm +0.1 mm ×7=9.7 mm(2)固定摆线时要用铁夹夹住,防止摆球摆动时摆长变化;摆球要用质量大、体积相对较小的铁球,以减小相对阻力;摆线要用无弹力的细丝线,故选D.(3)单摆周期为T =t N -12=2t N -1(4)根据T =2πl g ,可得T 2=4π2g l ,则4π2g=4.04,解得g ≈9.8 m/s 2 由T 2=4.04l +0.05可知图像在纵轴上有正截距,表明实验中摆长的测量值偏小,即计算摆长时,可能少加了小球的半径,即只算了绳长,故选D.3.利用如图甲所示的装置做“用单摆测重力加速度”的实验.(1)实验室有如下器材可供选用:A .长约1 m 的细线B .长约1 m 的橡皮绳C .直径约2 cm 的均匀铁球D .直径约5 cm 的均匀木球E .秒表F .时钟G .10分度的游标卡尺H .最小刻度为毫米的米尺用了米尺后,还需要从上述器材中选择________(填写器材前面的字母).(2)用10分度的游标卡尺测量小球的直径d ,测量的示数如图乙所示,读出小球直径的值为________ mm.(3)将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,将其上端固定,下端自由下垂.用米尺测量摆线长度为L .小球在竖直平面内小角度平稳摆动后,测得小球完成n 次全振动的总时间为t ,请写出重力加速度的表达式g =________.(用L 、d 、n 、t 表示)(4)正确操作后,根据多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值,比较后发现:此值比北京的重力加速度值略小,则实验所在处的地理位置与北京的主要不同点可能是__________________________________________(写出一条即可).答案 (1)ACEG (2)17.6 (3)4π2n 2⎝⎛⎭⎫L +d 2t 2 (4)实验所在处比北京纬度低或海拔高(其他答案合理也可) 解析 (1)摆线的长度不能伸长,所以摆线选择长约1 m 的细线,摆球选择质量大、体积小的球,所以选择直径约2 cm 的均匀铁球,实验中需要用秒表测量单摆摆动的时间,从而得出周期,实验中需用10分度的游标卡尺测量摆球的直径,故选A 、C 、E 、G .(2)游标卡尺的主尺读数为17 mm ,游标尺读数为0.1×6 mm =0.6 mm ,则小球直径为17.6 mm.(3)单摆的摆长l =L +d 2,单摆的周期T =t n ,根据T =2πl g 得g =4π2l T 2=4π2n 2⎝⎛⎭⎫L +d 2t 2. (4)多次测量数据计算出实验所在处的重力加速度值比北京的重力加速度值略小,可能实验所在处纬度低或海拔比较高.4.(2023·浙江金华市检测)用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示(1)组装单摆时,应在下列器材中选用________(选填选项前的字母).A .长度为1 m 左右的细线B .长度为30 cm 左右的细线C .直径为1.8 cm 的塑料球D.直径为1.8 cm的铁球(2)测量周期时用到了秒表,长针转一周的时间为30 s,表盘上部的小圆共15大格,每一大格为1 min,该单摆摆动n次长短针的位置如图乙所示,所用时间t=________ s.(3)用多组实验数据作出T2-L图像,可以求出重力加速度g,已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图丙中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,根据图线b求得的g值最接近当地重力加速度的数值.则相对于图线b,下列分析正确的是________(选填选项前的字母).A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球最下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c求得的g值小于图线b求得的g值(4)利用摆长约为 1 m的单摆进行周期测量,下列有关单摆周期测量的操作正确的是________(选填选项前的字母).A.测量的计时起点选取振动最低点B.记录单摆摆动1次的时间作为单摆周期C.单摆振动振幅可以达到30 cm答案(1) AD(2) 100.0(3) B(4)A解析(1)为了便于观察和计时,且单摆要求绳长远大于小球半径,故选择长度为1 m左右的细线,选项A正确,B错误;为了减小空气阻力的影响,应选择密度较大的铁球,选项C错误,D正确.(2)小盘读数是90 s,大盘读数是10.0 s,故秒表的读数为t=90 s+10.0 s=100.0 s(3)根据单摆的周期公式T=2πLg,整理得T2=4π2g L,则T2-L图像的斜率k=4π2g,重力加速度g=4π2k由题图可知,图线a当L为零时T不为零,所测摆长偏小,可能是把摆线长度作为摆长,即把悬点到摆球上端的距离作为摆长,选项A错误;实验中误将49次全振动记为50次,则周期的测量值偏小,导致重力加速度的测量值偏大,图线的斜率偏小,选项B正确;由题图可知,图线c对应的斜率小于图线b对应的斜率,可知图线c求得的g值大于图线b求得的g 值,选项C错误.(4)为了减小误差,测量的计时起点选取振动最低点,选项A正确;记录单摆摆动多次的时间,然后取平均值作为单摆周期,选项B错误;单摆模型要求在摆角小于5°之间摆动,摆长约为1 m的单摆,根据数学知识可知此时的振幅约等于弧长,即A=lθ=1×5360m≈0.014 m=1.4 cm,选项C错误.5.(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径的操作如图甲、乙所示.测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”).(2)实验时,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻,如图丙所示.光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图像如图丁所示,则该单摆的振动周期为________.若保持悬点到摆球顶点的绳长不变,改用直径是原摆球直径2倍的另一摆球进行实验,则该单摆的周期将________(选填“变大”“不变”或“变小”),图丁中的Δt将________(选填“变大”“不变”或“变小”).答案(1)乙(2)2t0变大变大解析(1)游标卡尺应该用两外测量爪对齐的地方测量,正确的是题图乙.(2)一个周期内小球应该两次经过最低点,使光敏电阻的阻值发生变化,故周期为T =t 1+2t 0-t 1=2t 0;摆球的直径变大后,摆长变长,根据T =2πl g可知,周期变大;每次经过最低点时小球的挡光的时间变长,即Δt 变大.6.某同学用图(a)所示的沙漏摆研究单摆的运动规律.实验中,木板沿图示O ′O 方向移动,根据漏在板上的沙描出了如图(b)所示的图形,然后分别沿中心线OO ′和沙漏摆摆动方向建立直角坐标系,并测得图(b)中Oa =ab =bc =cd =s ,则:(1)该同学认为此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像,则其横坐标表示的物理量应为________;(2)若该同学利用计时器测得沙漏摆的周期为T ,则木板移动的速度表达式为v =________;(3)该同学利用该装置测定当地的重力加速度,他认为只有少量沙子漏出时,沙漏重心的变化可忽略不计,但是重心位置不确定,于是测量了摆线的长度L ,如果此时他直接利用单摆周期公式计算重力加速度,则得到的重力加速度值比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“相等”),若要避免由于摆长无法准确测量产生的误差,则可通过改变沙漏摆的摆线长L ,测出对应的周期T ,并绘制________图像,根据图像的斜率可求得重力加速度,此时__________________________________表示沙漏摆的重心到摆线下端的距离.答案 (1)时间 (2)2s T(3)偏小 T 2-L 图像与横轴L 的交点到坐标原点的距离 解析 (1)该同学认为此图像经过适当处理可看成单摆的振动图像,则其横坐标表示的物理量应为时间;(2)若该同学利用计时器测得沙漏摆的周期为T ,则木板移动的速度表达式为v =2s T; (3)根据T =2πL g ,可得g =4π2L T2,则只用摆线长作为单摆的摆长,则L 偏小,测得的重力加速度值偏小;若沙漏摆的重心到摆线下端的距离为h ,则摆长为L +h ,根据T =2πL +h g ,可得T 2=4π2g L +4π2h g,则可绘制T 2-L 图像,根据图像的斜率可求得重力加速度,当T =0时L =-h ,则图像与横轴L 的交点到坐标原点的距离表示沙漏摆的重心到摆线下端的距离.。
物理教案重力加速度
设计出一些方法。
下面是测定重力加速度的几种方法方法一、重力大小的公式是G=mg ,测定重力加速度mGg =,因而利用天平和弹簧秤我们便容易测出重力加速度。
先用天平测出物体的质量m ,在用弹簧秤测出物体的重力F ,F=G ,则重力加速度的值为mg F=。
方法二、利用相邻的,相等的时间间隔的位移差相等,为一定值即2x aT =∆,则2Tx a ∆=方法三、可由位移公式221gt x =求得,利用刻度尺量出从初始位置到某点的位移,若已知发生这段位移的时间,则22txg =,可以找出多个点,多次求出g 值,再求平均值。
方法四、可利用速度公式V=gt 求得。
利用平均速度求某一点的瞬时速度,并已知自由下落的物体经过这一点的时间,则由tv=g 解得。
当然亦可多找点,多次求平均速度,多次求g ,再求平均值。
方法五、利用多次求得的瞬时速度画出V-t 图像,根据图像的斜率求得g. 方法六、用滴水法测定重力加速度的值。
方法是:在自来水龙头下面固定一个盘子,使水一滴一滴连续地滴到盘子里,仔细调节水龙头,使得耳朵刚好听到前一个水滴滴到盘子里声音的同时,下一个水滴刚好开始下落。
首先量出水龙头口离盘子的高度h ,再用停表计时。
计时方法是:当听到某一水滴滴在盘子里的声音的同时,开启停表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3……”一直数到“n ”,按下停表按钮停止计时,读出停表的示数t 。
根据以上数据可求g 。
方法七、 迁移的方法。
借用一道测定木块与斜面之间动摩擦因数进行知识的迁移与转换,运用牛顿第二定律及运动学公式可测定出重力加速度。
实验器材:倾角固定的斜面(倾角未知)、木块、秒表、米尺。
实验方法:(1)测出斜面的高h 、斜面的长L,(2)在B 点给木块一初速度让其沿斜面匀减速上滑,记下到达最高点的时间1t ,并测出BD 长度s 。
(3)将木块由D 点静止释放让其沿斜面匀加速下滑,记下到达B 点的时间2t 。
重力加速度的测量教案
重力加速度的测量教案一、教学目的1.熟练掌握重力加速度的概念及其测量方法。
2.掌握使用物理实验仪器的技能,包括如何使用万能计、单平衡杠等测量重力加速度。
3.培养学生认真、严谨、实验数据分析的能力。
二、教学重点1.重力加速度的测量方法。
2.重力加速度的计算公式。
3.实验数据处理与分析。
三、教学难点1.测量误差的控制与分析。
2.实验的过程管控。
四、教学过程1.初始探究环节a.引入老师在课前先介绍重力加速度的定义及其重要性,并且与学生分享一些测量重力加速度的方法,并与此时同学进行交流讨论。
b.实验内容本次实验的目的是测量重力加速度g,并掌握使用万能计、单平衡杠等测量仪器的技能。
c.实验目的学生能熟练并掌握测量重力加速度的方法,同时能熟悉物理实验仪器的使用。
2. 实验探究a.实验、操作步骤(1)准备物品:万能计、单平衡杠、两个大小相同的质量砝码、支架、物理实验箱等。
(2)实验前,先将支架固定好,并将滑块与挂钩固定在单平衡杠的两端。
(3)确保单平衡杠水平。
利用一级气泡仪进行水平调整,对准气泡位置,保证单平衡杠水平。
(4)挂上载物,放上砝码(4)用万能计测量平衡杠左侧持续时间为t1的加速度a1并记录在实验纸上。
(5)挪开砝码,在左侧加载更大砝码并调节位置使得平衡杠处于平衡状态,记录此时左侧的质量为m1, 左侧的距离是l1.(6)将砝码和位置逐步加到右侧,在右侧达到与左侧一样的砝码m2时, 此时单平衡杆平衡并处于临界状态。
(7)在这个时间间隔记录右侧持续的时间t2,以及右侧质量和距离m2, l2.(8)根据公式,可得到测量的重力加速度为g = 4 * pi^2 * (l1+l2) / (t1^2 - t2^2)b.实验结果分析通过对实验过程的探究和对实验结果的分析,让学生掌握如何使用万能计和单平衡杠测量重力加速度,并能扎实地掌握测量方法和操作规程。
c.实验注意事项1.严格遵守操作步骤和规程。
2.精确控制时间、质量和距离等变量。
物理实验教案:通过重力加速度计算物体下落的时间和距离
物理实验教案:通过重力加速度计算物体下落的时间和距离通过重力加速度计算物体下落的时间和距离实验目的:通过重力加速度计算物体下落的时间和距离,了解物体的自由落体运动规律,掌握重力加速度计算和实验测量技术。
实验原理:自由落体运动是物体在没有外力干扰的情况下,只受重力作用而做的直线运动。
在自由落体运动中,物体的速度不断增加,加速度为重力加速度,其大小为g=9.8m/s²(在地球表面处)。
重力加速度实验常采用垂直落体法。
通过测量落体物体的下落时间和下落距离来计算重力加速度值。
实验内容:1.实验器材:计时器、直尺、校准等工具、球体、自喷墨水笔、试验台2.实验过程:(1)校准计时器,保证其准确;(2)将球体放在实验台上方,离实验台表面一定高度;(3)将球体的下端与地面垂直,并将自喷墨水笔固定在球体上端,用来记录球体下落的距离;同时,手握计时器做好观测准备;(4)放球,同时启动计时器,记录下球体落地所需时间;(5)根据记录得出的下落时间和下落距离,计算出重力加速度。
实验步骤:1.校准计时器,确保测量的准确性;2.空气阻力和摩擦力要尽可能小,球体下降时盡量保持垂直;3.记录下落时间,尽量准确;4.记录下落距离,从开始标记到球体着地;5.重复实验多次,取平均值以提高数据精确性。
实验分析:在本实验中,球体下落的时间和距离对重力加速度的值计算有重要意义。
时间以计时器测量,距离以起点和终点之间的距离为准。
通过数据的采集,可以计算出重力加速度g的值,计算公式为:g=2h/t²,其中h为落体高度,t为下落时间。
实验要点:1.实验中应尽量减少空气阻力和球体的摩擦力;2.计时器要保证准确,采取多次实验,取平均值提高精度;3.实验应该有充分的准备,尽量避免出现问题。
实验结论:通过重力加速度计算,可以得出球体下落的时间和距离,进而计算出重力加速度值。
在实验过程中,应掌握计时器的使用和实验仪器校准方法。
实验结果可以用于验证自由落体运动规律,同时可以帮助学生了解重力加速度的重要性和应用价值。
高中物理重力教学教案
高中物理重力教学教案教学目标:1. 了解重力的概念及其表达式;2. 掌握重力的计算方法;3. 掌握重力对物体运动的影响。
教学重点:1. 重力的定义和计算方法;2. 重力对物体运动的影响。
教学难点:1. 运用重力的概念解决实际问题;2. 理解重力加速度的概念及其应用。
教学步骤:第一步:导入(5分钟)通过引入一个生动的例子或实验,引起学生对重力的兴趣,如让学生观察一个物体从高处掉落的过程,让他们思考为什么物体会掉落。
第二步:讲解重力的概念(15分钟)1. 定义重力:重力是地球或其他天体对物体之间的相互吸引力。
2. 重力的表达式:F = G * (m1 * m2) / r^23. 重力的计算方法:根据重力的表达式进行计算,并说明万有引力常数G的概念。
第三步:探讨重力的影响(20分钟)1. 介绍重力对物体的影响:使物体加速运动。
2. 讲解重力加速度:g = G * M / r^2,其中M为地球的质量,r为地球半径。
3. 讨论重力对自由下落运动的影响,如速度、加速度等。
第四步:实例分析(15分钟)通过几个具体的实例来让学生应用所学知识解决问题,例如计算某个物体在地表高度下的重力、自由落体的速度等。
第五步:总结与讨论(10分钟)与学生讨论重力在生活中的应用以及重力对天体运动的影响,强调重力的普遍性与重要性。
教学反思:通过本节课的教学,学生能够全面了解重力的概念、表达式及其计算方法,掌握重力对物体运动的影响,并能够运用重力的知识解决实际问题。
同时,教学过程中应结合生活实例,引导学生深入思考和探索,提高学生对物理学的兴趣和理解水平。
人教版高三物理选修3《用单摆测定重力加速度》说课稿
人教版高三物理选修3《用单摆测定重力加速度》说课稿一、引入1.1 选题背景《用单摆测定重力加速度》是高三物理选修3中的一个重要实验内容,通过实验测量单摆的周期来求解地球表面的重力加速度。
这个实验涉及到单摆的运动规律、周期和重力加速度的关系,对于学生理解重力加速度的概念和测量方法具有重要的意义。
1.2 学科要素本实验主要涉及的学科要素包括以下内容:•物理实验基本原理与方法•单摆的运动规律•周期和频率的概念•重力和重力加速度的定义•实验数据的统计与处理二、教学目标2.1 知识目标•了解单摆的运动规律和周期的概念•掌握用单摆测定重力加速度的方法和步骤•理解周期和频率的关系•理解重力加速度的定义及其在地球上的数值2.2 能力目标•能够设计和进行用单摆测定重力加速度实验•能够根据实验数据计算重力加速度•能够运用实验结果解决相关问题2.3 情感目标•培养学生对物理实验的思辨能力和实践能力•培养学生对科学研究工作的兴趣和探索精神•培养学生的团队协作和观察记录能力三、教学重点和难点3.1 教学重点•单摆运动规律的讲解•单摆周期和重力加速度的关系•实验步骤和数据处理方法3.2 教学难点•单摆周期的测量和误差控制•实验数据的处理方法四、教学过程4.1 实验准备4.1.1 实验器材•单摆装置•计时器•细线•垂直尺4.1.2 实验步骤1.校正单摆的长度;2.将单摆放置在平稳的地面上;3.用细线挂上质量适中的小物体;4.调整单摆的初始位置,使其摆动起始时在平衡位置;5.使用计时器记录摆动的时间。
4.2 实验进行4.2.1 观察和记录1.观察摆动的过程,记录摆动的周期;2.进行多次摆动,取得多组数据。
4.2.2 数据处理1.计算不同摆长下的周期平均值;2.统计所有实验数据,并计算多次测量的平均周期值。
4.3 计算重力加速度根据单摆的周期和摆长的关系公式,使用测得的周期值计算重力加速度的数值。
4.4 实验总结根据实验结果,总结实验步骤、数据处理方法和重力加速度的数值,以及可能存在的误差来源和改进方法。
高中物理《实验探究 用单摆测定重力加速度》学案
学生实验:用单摆测定重力加速度[目标定位] 1.掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法.2.体会单摆做简谐运动的条件.一、实验原理根据单摆的周期公式T=2πlg,可得g=4π2lT2.只要测出单摆的摆长l和振动周期T即可算出当地的重力加速度g.二、实验过程图1-5-11.让细线的一端穿过摆球的小孔,然后打一个比小孔大的线结.线的另一端用铁夹固定在铁架台上.把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自由下垂.如图1-5-1所示.2.用米尺量出悬线长度l′,用游标卡尺测出摆球的直径d,则摆长l=l′+d 2 .3.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过5°)后释放,使摆球只在一个竖直平面内做简谐运动.从摆球通过平衡位置时开始计时,数出之后摆球通过平衡位置的次数n,用停表记下所用的时间t,则单摆振动的周期T=2t n.4.根据单摆的周期公式,计算出重力加速度.5.变更摆长,重做几次实验,计算出每次实验得到的重力加速度值,求其平均值.一、实验器材、实验步骤与数据处理1.实验器材长约1 m的细线,有小孔的摆球一个,带铁夹的铁架台、秒表、游标卡尺、米尺.2.实验步骤3.数据处理(1)公式法:将实验数据代入公式g=4π2lT2求出每次重力加速度的值,然后求g的平均值,即为本地的重力加速度.图1-5-2(2)图像法:由T=2πlg得T2=4π2gl作出T2-l图像,即以T2为纵轴,以l为横轴.如图1-5-2所示.其斜率k=4π2g,由图像的斜率即可求出重力加速度g.【例1】在做“用单摆测定重力加速度〞的实验时,用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g=________.如果摆球直径为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1-5-3(a)所示,那么单摆摆长是________.如果测定了40次全振动的时间如图(b)中秒表所示,那么秒表读数是________s,单摆的摆动周期是________s.图1-5-3【例2】在“用单摆测重力加速度〞的实验中,由于没有游标卡尺,无法测小球的直径d,实验中将悬点到小球最低点的距离作为摆长l,测得多组周期T和l的数据,作出T2-l图像,如图1-5-4所示.(1)实验得到的T2-l图像是________;(2)小球的直径是________cm;(3)实验测得当地重力加速度大小是________m/s2(取三位有效数字).图1-5-4二、考前须知与误差分析1.考前须知(1)选择材料时应选择细而不易伸长的线,长度一般为1 m左右.小球应选用质量大、体积小的金属球.(2)单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上,应紧夹在铁夹中.以免摆动时发生悬线下滑,摆长改变的现象.(3)注意摆动时控制悬线偏离竖直方向不超过5°,可通过估算振幅的方法掌握.(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)计算单摆的振动次数时,应以摆球通过最低位置时开始计时,假设以后每当摆球从同一方向通过最低点时计数,则记录的是全振动的次数n.周期T=tn;假设数出的是以后摆球通过平衡位置的次数n,则周期T=tn2=2tn.2.误差分析(1)本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求.即:悬点是否固定,是单摆还是复摆,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动,以及测量哪段长度作为摆长等等.(2)本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上,因此,要注意测准时间(周期).要从摆球通过平衡位置开始计时,不能多记或漏记振动次数.为了减小偶然误差,应进行屡次测量取平均值.【例3】用单摆做测量重力加速度的实验,某同学做实验时,操作上错误或不合理的有 ( )A.单摆的偏角大于10°B.摆球摆动到最高点开始计时C.防止摆球在水平面内做圆周运动或椭圆运动D.测出的摆线长就是摆长E.在平衡位置启动秒表,并开始计数,当摆球第30次经过平衡位置时制动秒表,假设读数为t,则T=t30【例4】在用单摆测定重力加速度时,某同学用同一套实验装置,用同样的步骤进行实验,但所测得的重力加速度总是偏大,其原因可能是( )A.测定周期时,振动次数少数了一次B.测定周期时,振动次数多数了一次C.摆球的质量过大D.计算摆长时,只考虑悬线的长度,没有加上小球的半径实验原理、器材及数据处理1.在用单摆测定重力加速度实验中:(1)为了比拟准确地测量出当地的重力加速度值,应选用以下所给器材中的哪些?将你所选用的器材前的字母填在题后的横线上.A.长1 m左右的细绳;B.长30 cm左右的细绳;C.直径2 cm的铅球;D.直径2 cm的铁球;E.秒表; F.时钟;G.分度值是1 cm的直尺; H.分度值是1 mm的直尺;所选器材____________________________________________________________.(2)实验时对摆线偏离竖直线的要求是________;理由是________.2.某同学在“用单摆测定重力加速度〞的实验中进行了如下的操作:(1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图1-5-5甲所示,可读出摆球的直径为________cm.把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长L.(2)用秒表测量单摆的周期.当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n =1,单摆每经过最低点记一次数,当数到n=60时秒表的示数如图乙所示,该单摆的周期是T=________s(结果保存三位有效数字).图1-5-5(3)测量出多组周期T、摆长L的数值后,画出T2-L图线如图丙,此图线斜率的物理意义是( )A.g B.1gC.4π2gD.g4π2(4)在(3)中,描点时假设误将摆线长当作摆长,那么画出的直线将不通过原点,由图线斜率得到的重力加速度与原来相比,其大小( )A.偏大 B.偏小 C.不变D.都有可能(5)该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度,他采用的方法是:先测出一摆线较长的单摆的振周期T1,然后把摆线缩短适当的长度ΔL,再测出其振动周期T2用该同学测出的物理量表示重力加速度g=________.3.在“用单摆测定重力加速度〞的实验中,用米尺测量悬点到小球的距离为96.60 cm,用游标卡尺量得小球直径是5.260 cm,测量周期有3次,每次是在摆球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12 3数的次数618171时间/s60.4079.8070.60________m/s2,(取三位有效数字).考前须知与误差分析4.(20xx·省xx新津高三二诊模拟考试)在“用单摆测定重力加速度〞的实验中:(1)某同学分别选用四种材料不同、直径相同的实心球做实验,各组实验的测量.组别摆球材料摆长L/m最大摆角全振动次数N/次1铜0.4015°202铁 1.005°503铝0.4015°104木 1.005°50(2)甲同学选择了合理的实验装置后,测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出如图1-5-6所示T2L图像中的实线OM,并算出图线的斜率为k,则当地的重力加速度g=________.图1-5-6(3)乙同学也进行了与甲同学同样的实验,但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径,则该同学做出的T2-L图像为( )A.虚线①,不平行OM B.虚线②,平行OMC.虚线③,平行OM D.虚线④,不平行OM题组一实验原理、器材和步骤1.用单摆测定重力加速度,根据的原理是( )A.由g=4π2lT2看出,T一定时,g与l成正比B.由g=4π2lT2看出,l一定时,g与T2成反比C.由于单摆的振动周期T和摆长l可用实验测定,利用g=4π2lT2可算出当地的重力加速度D.同一地区单摆的周期不变,不同地区的重力加速度与周期的平方成反比2.某学生利用单摆测定重力加速度,在以下各实验步骤中有错误的选项是( ) A.在未悬挂之前先测定好摆长B.测量摆长为10 cmC.将摆球拉离平衡位置,偏角约15°后释放,让其在竖直平面内振动D.当摆球第一次通过平衡位置时,启动秒表开始计时,当摆球第三次通过平衡位置时,止动秒表,记下时间3.用单摆测定重力加速度时,有如下器材供选用,请把应选用的器材填在横线上________.(填字母)A.1 m长的粗绳B.1 m长的细线C.半径为1 cm的小木球D.半径为1 cm的小铅球E.时钟 F.秒表G.最小刻度为mm的米尺 H.最小刻度为cm的米尺I.铁架台 J.附砝码的天平题组二数据处理与误差分析4.某同学在做“用单摆测重力加速度〞实验中,先测得摆线长为101.00 cm,摆球直径为2.00 cm,然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间为101.5 s.则(1)他测得的重力加速度g=________ m/s2.(2)他测得的g值偏小,可能的原因是________.(填选项前面的字母)A.测摆线长时摆线拉得过紧B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了C.开始计时,秒表过迟按下D.实验中误将49.5次全振动数为50次5.(1)在利用单摆测重力加速度的实验中,甲组同学用游标卡尺测出小球的直径如图1-5-7甲所示.则该小球的直径为________cm.图1-5-7(2)乙组同学在实验中测出多组摆长和运动的周期,根据实验数据,作出T2-L 的关系图像如图乙所示,该同学在实验中出现的错误可能是计算摆长时________(选填“漏加〞或“多加〞)了小球的半径.(3)虽然实验中出现了错误,但根据图像中的数据,仍可算出准确的重力加速度,其值为________m/s2(最后结果保存三位有效数字).6.将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下局部露于筒外),如图1-5-8甲所示,将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁,如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L,并通过改变L而测出对应的摆动周期T,再以T2为纵轴、L为横轴作出函数关系图像,那么就可以通过此图像得出小筒的深度h和当地的重力加速度g.图1-5-8(1)测量单摆的周期时,某同学在摆球某次通过最低点时,按下停表开始计时,同时数“1”,当摆球第二次通过最低点时数“2”,依此法往下数,当他数到“59”时,按表停止计时,读出这段时间t,则该单摆的周期为( )A.t29 B.t29.5C.t30D.t59(2)如果实验中所得到的T2-L关系图像如图乙所示,那么真正的图像应该是a、b、c中的________.(3)由图像可知,小筒的深度h=________ m;当地重力加速度g=________ m/s2.7.在“用单摆测定重力加速度〞的实验中:(1)为了减小测量周期的误差,计时开始时,应选择摆球经过最________(填“高〞或“低〞)点的位置开始计时,且用停表测量单摆完成屡次全振动所用的时间,求出周期.图1-5-9甲中停表示数为一单摆振动50次所需时间,则单摆振动周期为________.(2)用最小刻度为1 mm的刻度尺测摆长,测量情况如图乙所示.O为悬挂点,从图乙中可知单摆的摆长为______________m.图1-5-9(3)假设用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=________.(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后,学生甲说:“因为空气浮力与摆球重力方向相反,它对球的作用相当于重力加速度变小,因此振动周期变大.〞学生乙说:“浮力对摆球的影响好似用一个轻一些的摆球做实验,因此振动周期不变〞,这两个学生中________.A.甲的说法正确B.乙的说法正确C.两学生的说法都是错误的8.某同学利用单摆测定当地重力加速度,发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方,他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l,通过改变摆线的长度,测得6组l和对应的周期T,画出l-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图1-5-10所示.他采用恰当的数据处理方法,则计算重力加速度的表达式应为g =________.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比,将________.(填“偏大〞“偏小〞或“相同〞)图1-5-109.根据单摆周期公式T=2πlg,可以通过实验测量当地的重力加速度.如图1-5-11甲所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系钢球,就做成了单摆.(1)用游标卡尺测量小钢球直径,读数如图乙所示,读数为________mm.图1-5-11(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有__________.a .摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些b .摆球尽量选择质量大些、体积小些的c .为了使摆的周期大一些,以方便测量,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度d .拉开摆球,使摆线偏离平衡位置大于5度,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,此时间间隔Δt 即为单摆周期Te .拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于5度,释放摆球,当摆球振动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间Δt ,则单摆周期T =Δt 5010.某同学在做“用单摆测重力加速度〞的实验时,测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录数据如下:摆长l /m 0.500 0 0.800 0 0.900 0 1.000 0 1.200 0周期T /s 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20T 2/s 2 2.02 3.20 3.61 4.00 4.84(1)以摆长为横坐标,周期的平方为纵坐标,根据以上数据在图1-5-12中画T 2-l 图线;图1-5-12(2)求出此图线的斜率;(3)由此图线求出重力加速度.。
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设计出一些方法。
下面是测定重力加速度的几种方法
方法一、
重力大小的公式是G=mg ,测定重力加速度m
G g =
,因而利用天平和弹簧秤我们便容易测出重力加速度。
先用天平测出物体的质量m ,在用弹簧秤测出物
体的重力F ,F=G ,则重力加速度的值为m
g F =。
方法二、
利用相邻的,相等的时间间隔的位移差相等,为一定值即2x aT =∆,则2T
x a ∆= 方法三、 可由位移公式22
1gt x =求得,利用刻度尺量出从初始位置到某点的位移,若已知发生这段位移的时间,则22t
x g =,可以找出多个点,多次求出g 值,再求平均值。
方法四、
可利用速度公式V=gt 求得。
利用平均速度求某一点的瞬时速度,并已知自由下落的物体经过这一点的时间,则由t
v =g 解得。
当然亦可多找点,多次求平均速度,多次求g ,再求平均值。
方法五、
利用多次求得的瞬时速度画出V-t 图像,根据图像的斜率求得g.
方法六、
用滴水法测定重力加速度的值。
方法是:在自来水龙头下面固定一个盘子,使水一滴一滴连续地滴到盘子里,仔细调节水龙头,使得耳朵刚好听到前一个水滴滴到盘子里声音的同时,下一个水滴刚好开始下落。
首先量出水龙头口离盘子的高度h ,再用停表计时。
计时方法是:当听到某一水滴滴在盘子里的声音的同时,开启停表开始计时,并数“1”,以后每听到一声水滴声,依次数“2、3……”一直数到“n ”,按下停表按钮停止计时,读出停表的示数t 。
根据以上数据可求g 。
方法七、
迁移的方法。
借用一道测定木块与斜面之间动摩擦因数进行知识的迁移与转换,运用牛顿第二定律及运动学公式可测定出重力加速度。
实验器材:倾角固定的斜面(倾角未知)、木块、秒表、米尺。
实验方法:(1)测出斜面的高h 、斜面的长L,
(2)在B 点给木块一初速度让其沿斜面匀减速上滑,记下到达最高点的时间1t ,并测出BD 长度s 。
(3)将木块由D 点静止释放让其沿斜面匀加速下滑,记下到达B 点的时间2t 。
由牛顿第二定律易知上滑、下滑的加速度分别为
θθcos sin g a 1mg +=、θθcos sin g 2mg a +=。
由运动学公式,有21121t a s =,。