高中物理.实验用单摆测定重力加速度教案教科选修创新.pdf

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1、《用单摆测定重力加速度》一、教学三维目标（一）知识与技能1.知道单摆摆动的等时性2.知道单摆测重力加速度的原理（二）过程与方法⑴通过设置问题启发学生思考，使学生初步掌握思维方法。⑵让学生能够根据问题的要求和相关条件，构造有关的实验情景，优选实验原理和方案，确定解决问题的实验程序，得出准确合理的结论。⑶促使学生深刻领悟实验原理、加深认识仪器的工作原理，在不同的实验情景下，创造性地灵活运用实验知识和技能解决相关问题。(三)情感态度与价值观（1）通过探究和设计活动，培养学生的合作精神、分享意识，以及关注社会、积极参与的意识。（2）培养学生

2、实事求是、精益求精、锲而不舍的探索精神。（3）体会重力加速度在生活的应用，提高物理在生活中的应用意识。（4）通过重力加速度在物理学中的各方面的涉及，体会物理学中的和谐美与统一美。增强学生对科学的好奇心与求知欲，使学生乐于探究自然界奥秘。二、教学重点1．单摆测定重力加速度的原理2.单摆测重力加速度实验的应用三、教学难点单摆测重力加速度实验的应用四、教学过程1.实验目的：学会用单摆测定当地重力加速度，正确熟练使用秒表。2.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3.实验原理：24l

3、根据单摆周期公式T=2πl/g，得：g=。据此，只要测得摆长l和2T周期T即可算出当地的重力加速度g。4.实验步骤1、用细线拴好小球，悬挂在铁架台上，使摆线自由下垂，如图1。图1注意：线要细且不易伸长，球要用密度大且直径小的金属球，以减小空气阻力影响。摆线上端的悬点要固定不变，以防摆长改变。12、用米尺和游标卡尺测出单摆摆长。注意：摆长应为悬点到球心的距离，即l=L+D/2；其中L为悬点到球面的摆线长，D为球的直径。3、用秒表测出摆球摆动30次的时间t，算出周期T。注意：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

4、，“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。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。为减小系统误差，摆角a应不大于10°，这可以用量角器粗测。4、重复上述步骤，将每次对应的摆长l、周期T填于表中，按公式T=2πl/g算出每次g，然后求平均值。[实验记录]2物理量振动次N次历g=4πl摆长l周期Tg（米/2数n时t/T（米/当地g2（米）（秒）秒）2次（次）（秒）秒）123注意：（1）为减小计算误差，不应先算T的平均

5、值再求g，而应先求出每次的g值再平均。（2）实验过程中：①易混淆的是：摆通过平衡位置的次数与全振动的次数。2②易错的是：图象法求g值，g≠k而是g=4π/k；T=t/n和T=t/（n-1）也经常错用，（前者是摆经平衡位置数“0”开始计时，后者是数“1”开始计时）。③易忘的是：漏加或多加小球半径，悬点未固定；忘了多测几次，g取平均值。5.实验结论从表中计算的g看，与查得的当地标准g值近似相等，其有效数字至少3位。6.实验变通变通（1）：变器材，用教学楼阳台代替铁架台，用数米长的尼龙细线拴好的小挂锁代替摆球，用米尺只测量摆线的一段长度，

6、用秒表测量周期T仍能测量当地重力加速度，其简要方法如下：如下图所示，设阳台上的悬点为O，挂锁的重心为O′在摆长上离挂锁附近作一红色标记M，用米尺量OM=L1，而MO′=L2，不必测量，则：2222T1=4π（L1+L2）/g……①在悬点处放松（或收起）一段线，再量OM=L2，MO′=L0不变，则T2=4π（L2+L0）/g……②222由①②式得：g=4π（L2+L1）/（T1-T2）（其中T1、T2测量方法同上述方法）2此实验也可以用T-l图象法去求。变通（2）：变器材，变对象，在地球表面借助电视机，依据周期公式，用机械手表测月球表

7、面自由落体的加速度g月。有一位物理学家通过电视机观看宇航员登月球的情况，他发现在登月密封舱内悬挂着一个重物在那里微微摆动，其悬绳长跟宇航员的身高相仿，于是他看了看自己的手表，记下了一段时间t内重物经最低点的次数，就算出了g月，已知他记下重物由第一次经最低点开始计时数到n=30次的时间t为1分12.5秒，并估计绳长l约等于宇航员身高l。由T=t/[（n-1）/2]和T=2πl/g计算出了g月。7.练习（1）手表的秒针、分针和时针的角速度之比ω1：ω2：ω3=？。（2）一位同学用单摆做测定重力加速度的实验，他将摆挂起后，进行了如下存在遗

8、漏或错误的步骤，请指出这些步骤的字母并改正。①测摆长l，用米尺量出摆线的长度L。②测周期T：将摆线拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到第60次通过最低点时，按秒表停止计