實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)重力加速度高二年級(jí)學(xué)科：物理（人教版）課前準(zhǔn)備同學(xué)們準(zhǔn)備好課本、學(xué)習(xí)資料、實(shí)驗(yàn)器材導(dǎo)入新課重力加速度g是個(gè)非常重要的物理量，我們有必要對(duì)它進(jìn)行測(cè)量。我們先根據(jù)已掌握的物理學(xué)知識(shí)思考一下怎么可以獲得g的數(shù)值呢？

今天我們要應(yīng)用剛剛學(xué)過的單擺知識(shí)來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?.

用彈簧測(cè)力計(jì)靜止懸掛重物：g=F/m2.

根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)：h=gt2/2

g=2h/t2問題導(dǎo)入問題1：?jiǎn)螖[的周期公式是什么？問題2：由單擺周期公式推出重力加速度的表達(dá)式是什么？問題3：?jiǎn)栴}2式子中要測(cè)量g需要測(cè)哪些物理量？請(qǐng)暫停視頻思考問題4：同學(xué)們課前是怎么做單擺的呢？利用手頭的器材做好的單擺可以比較準(zhǔn)確的測(cè)量出擺長(zhǎng)和周期嗎？（比如：細(xì)繩、細(xì)線、鎖頭、帶孔小球等等，組裝單擺，掛好擺起來(lái)，就可以用手頭的手機(jī)秒表功能測(cè)時(shí)間了）（可能的情況1：制作的單擺擺動(dòng)幅度短時(shí)間內(nèi)變小，周期不好測(cè)）（可能的情況2：制作的單擺擺長(zhǎng)很短時(shí)擺動(dòng)太快周期不好測(cè)，擺長(zhǎng)長(zhǎng)一點(diǎn)周期大相對(duì)好測(cè)）（可能的情況3：制作的單擺擺長(zhǎng)測(cè)量有難度，鎖頭或小球的重心不好找）（可能的情況4：?jiǎn)螖[擺動(dòng)的時(shí)候不在同一豎直平面內(nèi)，做成了圓錐擺，測(cè)量的周期不是單擺的周期存在誤差）問題導(dǎo)入請(qǐng)暫停視頻思考操作問題導(dǎo)入問題7：我們不能直接測(cè)量小球的半徑，只能測(cè)量小球的直徑，如何測(cè)量小球的直徑？問題5：怎么固定懸點(diǎn)？請(qǐng)暫停視頻繼續(xù)思考（用游標(biāo)卡尺直接卡小球進(jìn)行讀數(shù)，或用直角尺和直尺測(cè)直徑）（單擺懸線的上端不可隨意卷在桿上，或套圈掛上去，應(yīng)緊夾在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑或懸點(diǎn)不固定，擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象）（單擺制作解決上述情況要點(diǎn)：繩子要選擇伸縮性小又輕又細(xì)又長(zhǎng)（一般選擇1m左右）；小球要選擇又重又?。ㄒ话氵x擇直徑最好不超過2cm體積小密度大的小球），且擺角很小時(shí)才能看成是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，一般小于5°，高中實(shí)驗(yàn)可以到達(dá)10°）問題6：擺長(zhǎng)怎么測(cè)量？（擺長(zhǎng)測(cè)量是從懸點(diǎn)到小球的長(zhǎng)度，再加上小球的半徑）問題8：直接測(cè)量一次全振動(dòng)的時(shí)間好不好？該如何減小誤差？問題9：測(cè)量n次全振動(dòng)的時(shí)間從單擺擺動(dòng)到最高點(diǎn)開始計(jì)時(shí)好還是從單擺擺動(dòng)到最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)好？問題10：關(guān)于0計(jì)時(shí)0計(jì)次和0計(jì)次1計(jì)時(shí)的問題，不能混淆，同樣計(jì)數(shù)為n次時(shí)間為t，那么周期的表達(dá)式是什么？（測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間誤比較差大，一般測(cè)量30到50個(gè)周期的時(shí)間求平均來(lái)獲得周期的測(cè)量值）（單擺擺動(dòng)到最高點(diǎn)由于速度慢不好確定什么時(shí)候速度為0，不好確定是否到達(dá)了最高點(diǎn)位置，而在最低點(diǎn)附近速度大，相同距離運(yùn)動(dòng)時(shí)間比在最高點(diǎn)小，誤差就小，應(yīng)該從最低點(diǎn)開始計(jì)時(shí)）（分析：0計(jì)時(shí)0計(jì)次T=t/n，0計(jì)次1計(jì)時(shí)T=t/（n-1））問題導(dǎo)入請(qǐng)暫停視頻繼續(xù)思考記錄數(shù)據(jù)請(qǐng)先看演示實(shí)驗(yàn)，然后自己操作開始實(shí)驗(yàn)請(qǐng)暫停視頻做實(shí)驗(yàn)序號(hào)12345擺長(zhǎng)L（m）30次t時(shí)間周期T（s）周期T2g=記錄數(shù)據(jù)序號(hào)12345擺長(zhǎng)L（m）1.10651.21201.31561.41501.516230次t時(shí)間63.366.369.071.774.7周期T（s）2.112.212.302.392.47周期T24.45214.88415.295.71216.1009g=9.819.809.829.789.81開始實(shí)驗(yàn)請(qǐng)看演示實(shí)驗(yàn)過程數(shù)據(jù)處理問題11：怎么用平均值求重力加速度？問題12：怎么用圖像法求重力加速度？請(qǐng)暫停視頻思考探究（比如：先用夾子夾好拴著鎖頭的細(xì)線（重心沒辦法找，但容易制作單擺），選擇合適的擺長(zhǎng)，擺動(dòng)測(cè)量n個(gè)周期的時(shí)間t1，再減小或增加擺長(zhǎng)?L再測(cè)出n個(gè)周期的時(shí)間t2，這樣測(cè)出兩個(gè)不同擺長(zhǎng)的單擺對(duì)應(yīng)的兩個(gè)周期，由|L1-L2|=?L，得到關(guān)于g的方程,式中只需要測(cè)量出?L、t1、t2、n就可以計(jì)算出g，從而測(cè)量出g，這樣可以不用管擺球的重心，不需要測(cè)量半徑）誤差來(lái)源（實(shí)驗(yàn)減小誤差的探究）問題13：為了減小實(shí)驗(yàn)誤差，探究能不能不測(cè)擺長(zhǎng)就能求出重力加速度呢？請(qǐng)暫停視頻做實(shí)驗(yàn)主要是擺長(zhǎng)讀數(shù)的誤差，重心位置不好找、秒表計(jì)時(shí)的誤差。1.某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)探究a、b兩個(gè)物理量之間的定量關(guān)系時(shí)，測(cè)得了6組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如右表所示，它們的單位為P、Q。請(qǐng)用圖像(圖2.5-4)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尋找它們之間的定量關(guān)系，根據(jù)圖像推出a、b之間關(guān)系的表達(dá)式，如果有常數(shù)，寫出常數(shù)的數(shù)值和單位。鞏固練習(xí)請(qǐng)暫停視頻做練習(xí)課堂總結(jié)我們這節(jié)課完成了實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)重力加速度，知道了實(shí)驗(yàn)的目的，實(shí)驗(yàn)原理掌握了實(shí)驗(yàn)方法，以及注意事項(xiàng)，得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.在用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，下面的敘述哪些是正確的，哪些是錯(cuò)誤的?A.擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且適當(dāng)長(zhǎng)一些B.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的C.為了使擺的周期大一些，以方便測(cè)量，開始時(shí)拉開擺球，使擺角較大D.用刻度尺測(cè)量擺線的長(zhǎng)度1，這就是單擺的擺長(zhǎng)E.釋放擺球，從擺球經(jīng)過平衡位置開始計(jì)時(shí)，記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則單擺周期T=t/502.實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)們用如圖3所示的裝置做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn).(1)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則重力加速度g=

。（用L，n，t表示）(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)除用到停表、刻度尺外，還應(yīng)該用到下列器材中的.(填選項(xiàng)前的字母)A.長(zhǎng)約1m的細(xì)線B.長(zhǎng)約1m的橡皮繩C.直徑約1cm的均勻鐵球D.直徑約10cm的均勻木球(3)選擇好器材，將符合實(shí)驗(yàn)要求的單擺懸掛在鐵架臺(tái)上，應(yīng)采用圖4

中所示的固定方式.

課后作業(yè)(4)某實(shí)驗(yàn)小組組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，如圖5所示，這樣做的目的是

(填選項(xiàng)前的字母)A.保持?jǐn)[動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變B.可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確C.需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié)D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)(5)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺量得從懸點(diǎn)到擺球的最低端的長(zhǎng)度L=0.9990m.再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，結(jié)果如圖6所示，則該擺球的直徑為

_mm.

(6)將單擺正確懸掛后進(jìn)行如下操作，其中正確的是

。(填選項(xiàng)前的字母)A.測(cè)出擺線長(zhǎng)作為單擺的擺長(zhǎng)B.把單擺從平衡位置拉開一個(gè)很小的角度釋放，使之做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)C.在擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)D.用停表測(cè)量擺球完成一次全振動(dòng)所用時(shí)間并作為單擺的周期(7)甲同學(xué)多次改變單擺的擺長(zhǎng)并測(cè)得相應(yīng)的周期，他根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)畫出了如圖7所示的圖象，但忘記在圖中標(biāo)明橫坐標(biāo)所代表的物理量.你認(rèn)為橫坐標(biāo)所代表的物理量是(填“12”“L”或“/T”)，若圖線斜率為k，則重力加速度g=

(用k表示).

(8)乙同學(xué)測(cè)得的重力加速度數(shù)值大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶?shí)際值，造成這一情況的原因可能是_

_.(填選項(xiàng)前的字母)A.開始擺動(dòng)時(shí)振幅較小