2.5 实验：用单摆测量重力加速度 导学案-（2019）新人教版高中物理高二选择性必修第一册.rar

2.5 实验：用单摆测量重力加速度实验：用单摆测量重力加速度 【学习目标学习目标】1. 会依据单摆周期公式确定实验思路2. 能设计实验方案，会正确安装实验装置并进行实验操作。3. 能正确使用刻度尺测量单摆的摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期。4. 能正确处理实验数据，测量当地的重力加速度，能从多个角度进行实验误差分析。 【开启新探索开启新探索】如何测量地球上不同位置的重力加速度？【质疑提升质疑提升 1】实验原理、实验器材、实验步骤、物理量的测量实验原理、实验器材、实验步骤、物理量的测量1. 结合单摆的相关知识如何测量当地的重力加速度？需要测量哪些物理量？2. 为实现所需物理量的测量，应选择哪些实验器材、又应如何设计实验装置（试绘出简易装置示意图）？3. 线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？ 4. 如图所示，细线上端的左、右两种不同悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？你还有更好的设计吗？5. 将选好的器材装配好，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，方便使用不同长度的摆线。 实验时，首先测量摆长。摆长就是摆线长度吗？如果不是，摆长应是什么长度？怎样测量长能减小误差？6. 拉开摆球，摆角小于 5，释放摆球后摆球开始振动。 （1）用什么器材测单摆周期？（2）实验时，可以测量单摆做一次全振动的时间作为它的周期的测量值；也可以测量单摆做多次全振动（例如几十次）的时间，然后通过计算求出它的周期的测量值。哪种方法比较好？为什么？(3)实验时，为精确测量单摆周期，全振动的计时起点选在平衡位置、端点还是任意位置？为什么？7. 数据记录、计算当地的重力加速度。 摆球直径： 摆线长度/cm摆长/cm振次时间/s全振动次数振动周期/s重力加速度/m/s2g 平均/m/s28. 除了这种方法，你还能想出别的方法来处理实验数据， 得到重力加速度吗？ 9. 查询所在地区的重力加速度值，并与测得的结果进行比较。如果有差异，想想可能是什么原因造成的。【学习致用学习致用】1. 在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述正确的是 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，使摆角较大 D. 用刻度尺测量摆线的长度 l，这就是单摆的摆长 E. 从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做 50 次全振动所用的时间 t，则单摆周期 T 2. 在单摆测量重力加速度的实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正。（1）_.（2）_ _.3. 如图所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球，做成一个单摆测量摆长 l 和摆的周期 T，得到一组数据改变摆长，再得到几组数据从中可以找出周期与摆长的关系（1）某组同学根据实验数据画出的 T2l 图线，如图所示，通过图线得到振动周期 T 与摆长 l 的关系是 lgT242（2）根据实验数据画出的 T2l 图线，可以求出当地的重力加速度 g=9.76【核心素养专练核心素养专练】1用如图所示的实验装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。(1) 组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用刻度尺测出摆线长为 l，用游标卡尺测量摆球直径为 d。则单摆摆长为_（用字母2dl l、d 表示） 。再用秒表记录单摆 n 次全振动所用的时间为 t，用上述测得的物理量符号写出重力加速度的表达式 g=。 222)2(4tdln(2) 为了提高实验精确度，下列说法正确的是_ A用塑料球做摆球 B当摆球经过平衡位置时开始计时C把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放 D测量一次全振动的周期计算重力加速度 g(3) 下列选项中会导致测量的重力加速度 g 值偏小的是_A把悬点到摆球下端的长度记为摆长 B当小球摆到最高点时开始计时C实验中误将摆球经过平衡位置 49 次数为 50 次D摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动，使摆线长度增加了2. 某同学利用单摆测量重力加速度.（1） 为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是_A. 组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B. 组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C. 实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D. 摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大（2） 在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为 1m 的单摆，实验时，由于仅有量程为20cm、精度为 1mm 的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，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；然后保持悬点位1T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，并测出单摆周期；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间2T的距离，用上述测量结果，写出重力加速度的表达式 g=_L22212)24TTdl3在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中：(1) 用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示，摆球直径 D 为_15.7_；用秒表测mm得单摆完成 30 次全振动的时间如图乙所示，则读数为_111.4_s；(2) 关于该实验的操作，以下说法正确的是_；A选用密度较大的金属球有利于减小实验误差 B应选用不可伸长的细线作为摆线C应把摆线置于水平桌面上测量摆长 D应在摆球摆到最大位移处开始计时(3) 若某同学测出多组单摆的摆长 和振动周期 T，作出图象，l2Tl就可以求出当地的重力加速度，理论上图象是一条过坐2Tl标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图所示，造成图象不过坐标原点的原因可能是_摆长漏计小球半径_；(4) 若在该实验中测得 g 值偏大，可能是因为_。A计算摆长时将摆线长加上小球直径B计算摆长时，只考虑了摆线长，忽略了小球半径C测量周期时，把 n 次全振动误记为 n-1 次全振动，致使周期偏大D测量周期时，把 n 次全振动误记为 n+1 次全振动，致使周期偏小4某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作；（1） 用游标上有 10 个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径为_2.06_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） 当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为 n=0，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 T=_2.25_s（结果保留三位有效数字） 。（3） 测量出多组周期 T、摆长 L 数值后，画出 T2-L 图象如图丙，此图线斜率的物理意义是_Ag B C D4g24g24g（4）与重力加速度的真实值比较，发现测量结果偏大，分析原因可能是_。A振幅偏小B在单摆未悬挂之前先测定其摆长C将摆线长当成了摆长D开始计时误记为 n=15. 某同学在实验探究 a、b 两个物理量之间的定量关系时，测得了 6 组实验数据如下表所示，它们的单位为 P、Q。请用图像处理实验数据，寻找它们之间的定量关系，根据图像推出 a、b 之间关系的表达式，如果有常数，写出常数的数值和单位。 b=ka+b k=1 单位：P/Q b=1 单位： Q 2.5 实验：用单摆测量重力加速度 【学习目标】1. 会依据单摆周期公式确定实验思路2. 能设计实验方案，会正确安装实验装置并进行实验操作。3. 能正确使用刻度尺测量单摆的摆长，能正确使用停表测量单摆的振动周期。4. 能正确处理实验数据，测量当地的重力加速度，能从多个角度进行实验误差分析。 【开启新探索】如何测量地球上不同位置的重力加速度？【质疑提升 1】实验原理、实验器材、实验步骤、物理量的测量1. 结合单摆的相关知识如何测量当地的重力加速度？需要测量哪些物理量？2. 为实现所需物理量的测量，应选择哪些实验器材、又应如何设计实验装置（试绘出简易装置示意图）？3. 线有粗细、长短的不同，伸缩性也有区别。不同的小球，质量和体积有差异。想一想，应如何选择摆线和摆球？为什么？ 4. 如图所示，细线上端的左、右两种不同悬挂方式。应该选用哪种方式？为什么？你还有更好的设计吗？5. 将选好的器材装配好，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，方便使用不同长度的摆线。 实验时，首先测量摆长。摆长就是摆线长度吗？如果不是，摆长应是什么长度？怎样测量长能减小误差？6. 拉开摆球，摆角小于 5，释放摆球后摆球开始振动。 （1）用什么器材测单摆周期？（2）实验时，可以测量单摆做一次全振动的时间作为它的周期的测量值；也可以测量单摆做多次全振动（例如几十次）的时间，然后通过计算求出它的周期的测量值。哪种方法比较好？为什么？(3)实验时，为精确测量单摆周期，全振动的计时起点选在平衡位置、端点还是任意位置？为什么？7. 数据记录、计算当地的重力加速度。 摆球直径： 摆线长度/cm摆长/cm振次时间/s全振动次数振动周期/s重力加速度/m/s2g 平均/m/s28. 除了这种方法，你还能想出别的方法来处理实验数据， 得到重力加速度吗？ 9. 查询所在地区的重力加速度值，并与测得的结果进行比较。如果有差异，想想可能是什么原因造成的。【学习致用】1. 在用单摆测量重力加速度的实验中，下面的叙述正确的是 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，使摆角较大 D. 用刻度尺测量摆线的长度 l，这就是单摆的摆长 E. 从摆球经过平衡位置开始计时，记下摆球做 50 次全振动所用的时间 t，则单摆周期 T 2. 在单摆测量重力加速度的实验中，某同学准备好相关实验器材后，把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放，同时按下秒表开始计时，当单摆再次回到释放位置时停止计时，将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处，请对其中两处加以改正。（1）_.（2）_ _.3. 如图所示，细线的上端固定在铁架台上，下端系一个小钢球，做成一个单摆测量摆长 l 和摆的周期 T，得到一组数据改变摆长，再得到几组数据从中可以找出周期与摆长的关系（1）某组同学根据实验数据画出的 T2l 图线，如图所示，通过图线得到振动周期 T 与摆长 l 的关系是 lgT242（2）根据实验数据画出的 T2l 图线，可以求出当地的重力加速度 g=9.76【核心素养专练】1用如图所示的实验装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。(1) 组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用刻度尺测出摆线长为 l，用游标卡尺测量摆球直径为 d。则单摆摆长为_（用字母2dl l、d 表示） 。再用秒表记录单摆 n 次全振动所用的时间为 t，用上述测得的物理量符号写出重力加速度的表达式 g=。 222)2(4tdln(2) 为了提高实验精确度，下列说法正确的是_ A用塑料球做摆球 B当摆球经过平衡位置时开始计时C把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放 D测量一次全振动的周期计算重力加速度 g(3) 下列选项中会导致测量的重力加速度 g 值偏小的是_A把悬点到摆球下端的长度记为摆长 B当小球摆到最高点时开始计时C实验中误将摆球经过平衡位置 49 次数为 50 次D摆线上端未牢固地系于悬点，在振动过程中出现松动，使摆线长度增加了2. 某同学利用单摆测量重力加速度.（1） 为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是_A. 组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B. 组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C. 实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D. 摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大（2） 在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约为 1m 的单摆，实验时，由于仅有量程为20cm、精度为 1mm 的钢板刻度尺，于是他先使摆球自然下垂，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；然后保持悬点位1T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，并测出单摆周期；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间2T的距离，用上述测量结果，写出重力加速度的表达式 g=_L22212)24TTdl3在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中：(1) 用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示，摆球直径 D 为_15.7_；用秒表测mm得单摆完成 30 次全振动的时间如图乙所示，则读数为_111.4_s；(2) 关于该实验的操作，以下说法正确的是_；A选用密度较大的金属球有利于减小实验误差 B应选用不可伸长的细线作为摆线C应把摆线置于水平桌面上测量摆长 D应在摆球摆到最大位移处开始计时(3) 若某同学测出多组单摆的摆长 和振动周期 T，作出图象，l2Tl就可以求出当地的重力加速度，理论上图象是一条过坐2Tl标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图象如图所示，造成图象不过坐标原点的原因可能是_摆长漏计小球半径_；(4) 若在该实验中测得 g 值偏大，可能是因为_。A计算摆长时将摆线长加上小球直径B计算摆长时，只考虑了摆线长，忽略了小球半径C测量周期时，把 n 次全振动误记为 n-1 次全振动，致使周期偏大D测量周期时，把 n 次全振动误记为 n+1 次全振动，致使周期偏小4某同学在“用单摆测重力加速度”的实验中进行了如下的操作；（1） 用游标上有 10 个小格的游标卡尺测量摆球直径如图甲所示，摆球直径为_2.06_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） 当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为 n=0，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 T=_2.25_s（结果保留三位有效数字） 。（3） 测量出多组周期 T、摆长 L 数值后，画出 T2-L 图象如图丙，此图线斜率的物理意义是_Ag B C D4g24g24g（4）与重力加速度的真实值比较，发现测量结果偏大，分析原因可能是_。A振幅偏小B在单摆未悬挂之前先测定其摆长C将摆线长当成了摆长D开始计时误记为 n=15. 某同学在实验探究 a、b 两个物理量之间的定量关系时，测得了 6 组实验数据如下表所示，它们的单位为 P、Q。请用图像处理实验数据，寻找它们之间的定量关系，根据图像推出 a、b 之间关系的表达式，如果有常数，写出常数的数值和单位。 b=ka+b k=1 单位：P/Q b=1 单位： Q