实验：用单摆测定重力加速度
1．学会用单摆测定当地的重力加速度。 2．能正确熟练地使用游标卡尺和秒表。
一、实验原理
单摆在摆角很小(不大于5°)时的运动，可看成简谐运动。根据单摆周期公式01T＝2π□
2
l4π022l，通过实验方法测出摆长l和周期T，即可计算得，有g＝gT
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到当地重力加速度g的值。
二、实验器材
带小孔的小金属球；长1 m左右的细尼龙线；铁夹；铁架台；游标卡尺；毫米刻度尺；秒表。
三、实验步骤
(1)让细线穿过球上的小孔，在细线的穿出端打一个比孔稍大一些的线结。 (2)把细线上端固定在01铁架台上，使摆球自由下垂，制成一个单摆。 (3)用刻度尺测量单摆的摆长(摆线静止时从悬点到02球心间的距离)。 (4)把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角小于等于035°，再释放小球。当摆球摆动稳定以后，过04最低点位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，求出一次全振动的时间，即单摆的振动周期。
(5)改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格。
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课堂任务
测量过程·获取数据
仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
活动1：本实验的研究对象是谁？要得到什么数据？
提示：本实验的研究对象是单摆，通过测量其周期与摆长从而得到当地的重力加速度。
活动2：如何制做如图甲所示的单摆？
提示：取约1 m长的细线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并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。
活动3：怎样测量摆长？
提示：从悬点到球心的距离是摆长。用米尺量出摆线长L(精确到毫米)，用游D
标卡尺测出小球直径D，则单摆的摆长l＝L＋2。
活动4：怎样测量周期？
提示：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于等于5°)，然后释放小球，记下单摆全振动30次或50次的总时间，算出全振动一次的时间，即为单摆的振动周期。反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。
活动5：秒表怎么读数？图丙的读数是多少？
提示：所测时间超过半分钟时，半分钟的整数倍部分由分针读出，不足半分钟的部分由秒针读出，总时间为两针示数之和。如图乙所示，小圆刻度盘上分针所指示的刻度数值超过了1.5 min，指针在1.5 min和2 min之间，其分针指示时间数可记为t1＝1.5 min，而大圆刻度盘上秒针所指示的刻度线为21.4，故秒针所测得的数值为t2＝21.4 s，所测时间读数为：t＝t1＋t2＝1 min 30 s＋21.4 s＝1 min 51.4 s。图丙的读数是2 min 7.6 s。
活动6：本实验中有哪些注意事项？
提示：(1)选择摆线时要选用细、轻又不易伸长的线，长度一般在1 m左右；小球应选用密度较大、直径较小(最好不超过2 cm)的金属球；
(2)悬点要固定，单摆悬线的上端不可随意卷在铁架台的杆上，应夹紧在铁夹中；
(3)小球摆动时控制摆线偏离竖直方向的摆角不超过5°；
(4)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； (5)摆长l为悬点到球心的距离；
(6)测单摆周期时，应从摆球通过平衡位置开始计时，并且采用倒数到0开始计时计数的方法，即4、3、2、1、0、1、2……，在数“0”的同时按下表开始计时计数。
课堂任务
活动1：分析数据有哪些方法？
4π2n2l
提示：(1)平均值法：根据公式g＝t2，将每次实验的l、n、t数值代入，计算重力加速度g，然后取平均值。
分析数据·得出结论
4π2l
(2)图象法：作出T-l图象，由T＝g可知T2-l图线是一条过原点的直线，其
2
2
4π24π2
斜率k＝，求出k，可得g＝。
gk
2020春高中人教版物理选修3-4学案：第十一章 实验：用单摆测定重力加速度 Word版含解析
