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课件网) [学习目标] 1.学会利用单摆的周期公式测量重力加速度。 2.会正确熟练地使用游标卡尺和停表。 3.熟练应用图像法和公式法处理实验数据。 4.会分析实验误差。 [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 m)、停表、毫米刻度尺和游标卡尺。 [实验原理] 1.做单摆：让一根不易伸长的细线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔大的线结。线的另一端固定在铁架台上，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。 [实验操作] ①悬线顶端不能晃动，悬点固定 ②振动的摆角小于5° [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；球、线是否符合要求；振动是圆锥摆还是同一竖直平面内的振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。要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数。为了减小偶然误差，进行多次测量后取平均值。 3.本实验中在长度(摆线长、摆球的直径)的测量时，读数读到毫米即可(即使用游标卡尺测摆球直径也只需读到毫米)；在时间的测量中，秒表读数的有效数字的末位在秒的十分位即可。 [注意事项] 1.摆线细且弹性小；摆球用密度和质量较大的小球，直径应较小。 2.摆线长l′是从固定的顶点到与小球的连接处的长度，要待悬挂好球后再测量。 3.用游标卡尺测直径D时，将小球任意转动30°左右多次测量再求平均值。 4.单摆要在竖直平面内摆动，不要形成圆锥摆。 题型一 教材原型实验 [例1] 某同学做“用单摆测量重力加速度”的实验装置如图甲所示。 (1)(多选)组装单摆时，应在下列器材中选用_____。 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 (3)该同学用米尺测得摆线长度为99.50 cm，用游标卡尺测得铁球的直径如图乙所示，则摆球的直径为_____cm。 (4)把铁球从平衡位置拉开一个很小的角度释放，单摆稳定时，铁球每经过最低点时计一次数，当从零数到100次时，停表的示数如图丙所示，则单摆的周期为_____s。 答案 (1)AD (2)B (3)1.04 (4)1.95 解析 (1)单摆模型需要满足的条件是，摆线的长度远大于小球直径，小球应选择密度大，体积小的，这样可以降低空气阻力的影响，故A、D正确。 [例2] (2023·重庆卷)某实验小组用单摆测量重力加速度。所用实验器材有摆球、长度可调的轻质摆线、刻度尺、50分度的游标卡尺、摄像装置等。 (1)用游标卡尺测量摆球直径d。当测量爪并拢时，游标尺和主尺的零刻度线对齐。放置摆球后游标卡尺示数如图甲所示，则摆球的直径d为_____mm。 (2)用摆线和摆球组成单摆，如图乙所示。当摆线长度l＝990.1 mm时，记录并分析单摆的振动视频，得到单摆的振动周期T＝2.00 s，由此算得重力加速度g为_____m/s2(保留三位有效数字)。 题型二 拓展创新实验 [例3] 某班同学做“用单摆测量重力加速度”的实验，如图甲所示，在摆球的平衡位置处安放一个光电门，连接数字计时器，记录小球经过光电门的次数。 (1)将摆球从平衡位置拉开一个合适的角度(小于5°)，静止释放摆球，摆球在竖直平面内稳定摆动后，启动数字计时器，摆球通过平衡位置时从1开始计数，同时开始计时，当摆球第n次(为大于3的奇数)通过光电门时停止计时，记录的时间为t，此单摆的周期T＝_____(用t、n表示)，重力加速度的大小为_____(用L、d和T表示)。 (2)(多选)实验中该同学测得的重力加速度值经查证明显大于当地的重力加速度值，下列原因可能的是_____。 A.摆线上端未牢固地系于悬点，实验过程中出现松动，使摆线长度增加了 B.计算时用L＋d作为单摆的摆 ... ...
