《高考物理一輪復習 實驗13 探究單擺的運動 用單擺測定重力加速度課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理一輪復習 實驗13 探究單擺的運動 用單擺測定重力加速度課件（31頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、實驗13探究單擺的運動 用單擺測定重力加速度-2-一、實驗目的1.會用單擺測定重力加速度。2.會使用停表。三、實驗器材帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球、不易伸長的細線(約1米)、停表、刻度尺和游標卡尺。-3-四、實驗步驟(1)做單擺:取約1 m長的細絲線穿過帶中心孔的小鋼球,并打一個比小孔大一些的結,然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上,讓擺球自然下垂,如圖所示。(2)測擺長:用毫米刻度尺量出擺線長L(精確到毫米),用游標卡尺測出小球直徑D,則單擺的擺長 。(3)測周期:將單擺從平衡位置拉開一個角度(小于5),然后釋放小球,記下單擺擺動3050次的總時間,算出平均每擺動一次的時間,即為單

2、擺的振動周期。(4)改變擺長,重做幾次實驗。-4-5-6-六、注意事項1.實驗所用的單擺應符合理論要求,即線要細、輕、不易伸長,擺球要體積小、質量大(密度大)。2.單擺懸線上端要固定,即用鐵夾夾緊,以免擺球擺動時擺線長度不穩(wěn)定。3.測量單擺周期時,應從擺球經(jīng)過平衡位置(即最低點)時開始計時,以后擺球從同一方向通過平衡位置時進行計數(shù),且在數(shù)“零”的同時按下停表,開始計時、計數(shù)。4.擺動時,要使之保持在同一個運動平面內,且偏角小于5,不要形成圓錐擺。-7- -8-考點一考點二實驗原理與操作實驗原理與操作例1根據(jù)單擺周期公式 ,可以通過實驗測量當?shù)氐闹亓铀俣取Ｈ鐖D1所示,將細線的上端固定在鐵架臺上

3、,下端系一小鋼球,就做成了單擺。-9-考點一考點二(1)用游標卡尺測量小鋼球直徑,示數(shù)如圖2所示,讀數(shù)為18.6 mm。 -10-考點一考點二(2)以下是實驗過程中的一些做法,其中正確的有abe。 a.擺線要選擇細些的、伸縮性小些的,并且盡可能長一些b.擺球盡量選擇質量大些、體積小些的c.為了使擺的周期大一些,以方便測量,開始時拉開擺球,使擺線相距平衡位置有較大的角度d.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5,在釋放擺球的同時開始計時,當擺球回到開始位置時停止計時,此時間間隔t即為單擺周期Te.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5,釋放擺球,當擺球振動穩(wěn)定后,從平衡位置開始計時,記下擺球做50次

4、全振動所用的時間t,則單擺周期 -11-考點一考點二解題探究:游標卡尺應當怎樣讀數(shù)?單擺的擺角及計時有何要求? 提示:游標卡尺的讀數(shù)l=l0+kn,其中l(wèi)0為主尺的刻度,k為游標尺的精確度,n為與主尺對齊的游標尺上的刻度線數(shù)。 提示:單擺擺角應不大于5,要從擺球經(jīng)過最低點時開始計時。-12-考點一考點二解析:(1)先從主尺讀出整數(shù)部分刻度為18 mm,然后從游標尺讀出小數(shù)部分刻度為0.6 mm,所以小鋼球直徑為18.6 mm。(2)在該實驗中,擺球的擺角不要太大,偏離平衡位置不大于5,c、d兩項均錯誤。為了盡量減少實驗誤差,擺球應該選擇質量大、體積小的小球;擺線要選擇質量小、不易伸長、長度大一

5、些的細繩;擺球擺動穩(wěn)定后,從平衡位置開始計時,擺球兩次經(jīng)過平衡位置為一次全振動,a、b、e三項正確。-13-考點一考點二規(guī)律總結:用單擺測重力加速度的兩點提醒(1)該實驗為測量性實驗,要從多方面減小誤差:擺球要體積小且密度大;偏角不大于5;測量擺長時,要從懸點到球心;對停表要正確讀數(shù)等。(2)游標卡尺是高中重要的測量儀器。讀數(shù)公式:讀數(shù)=主尺上的整毫米數(shù)+精確度n(n為游標尺上與主尺某一刻度對齊的格數(shù))。-14-考點一考點二例2(2015北京理綜,21(2)用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖1所示。(1)組裝單擺時,應在下列器材中選用AD(選填選項前的字母)。 A.長度為1 m左右的細線B.長

6、度為30 cm左右的細線C.直徑為1.8 cm的塑料球D.直徑為1.8 cm的鐵球 -15-考點一考點二(2)測出懸點O到小球球心的距離(擺長)L及單擺完成n次全振動所用的時間t,則重力加速度g=_(用L、n、t表示)。 請計算出第3組實驗中的T=2.01s,g=9.76m/s2。 (3)下表是某同學記錄的3組實驗數(shù)據(jù),并做了部分計算處理。 -16-考點一考點二(4)用多組實驗數(shù)據(jù)作出T2-L圖象,也可以求出重力加速度g。已知三位同學作出的T2-L圖線的示意圖如圖2中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都過原點,圖線b對應的g值最接近當?shù)刂亓铀俣鹊闹怠t相對于圖線b,下列分析正確的是B(

7、選填選項前的字母)。 A.出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長LB.出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動記為50次C.圖線c對應的g值小于圖線b對應的g值 -17-考點一考點二(5)某同學在家里測重力加速度。他找到細線和鐵鎖,制成一個單擺,如圖3所示,由于家里只有一根量程為30 cm的刻度尺,于是他在細線上的A點做了一個標記,使得懸點O到A點間的細線長度小于刻度尺量程。保持該標記以下的細線長度不變,通過改變O、A間細線長度以改變擺長。實驗中,當O、A間細線的長度分別為l1、l2時,測得相應單擺的周期為T1、T2,由此可得重力加速度g=_(用l1、l2、T1、T2表示)。 -

8、18-考點一考點二解題探究:寫出單擺的周期公式。測量單擺擺長時,是否需要測量小球半徑?提示:小球半徑是單擺擺長的一部分,需要測量小球半徑。-19-考點一考點二-20-考點一考點二-21-考點一考點二-22-12341.做簡諧振動的單擺擺長不變,若擺球質量增加為原來的4倍,擺球經(jīng)過平衡位置時速度減小為原來的 ,則單擺振動的( )A.頻率、振幅都不變B.頻率、振幅都改變C.頻率不變、振幅改變D.頻率改變、振幅不變 答案解析解析關閉 答案解析關閉-23-12342.(2015天津理綜,9(2)某同學利用單擺測量重力加速度。(1)(多選)為了使測量誤差盡量小,下列說法正確的是BC。 A.組裝單擺須選用

9、密度和直徑都較小的擺球B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線C.實驗時須使擺球在同一豎直面內擺動D.擺長一定的情況下,擺的振幅盡量大(2)如圖所示,在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1 m 的單擺。實驗時,由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm 的鋼板刻度尺,于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標記點,測出單擺的周期T1;然后保持懸點位置不變,設法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標記點,并測出單擺的周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標記點之間的距離L。用上述測量結果,寫出重力加速度的表達式 g=_。 -24-1234解

10、析:(1)組裝單擺須選用密度大和質量適當大一些的小球,以保證空氣阻力、細線質量可以忽略不計。A說法中密度較小,不符合要求,故A錯誤;選用輕且不易伸長的細線能夠保證細線質量和長度的伸縮可以忽略不計,故B正確;用單擺測重力加速度必須保證擺球在同一豎直平面內擺動,故C正確;單擺周期公式只在小角度擺動的情況下成立,故單擺擺長一定時,振幅應盡量小一些,D錯誤。-25-12343.在“用單擺測定重力加速度”的實驗中: (1)圖甲中停表示數(shù)為一單擺振動50次所需時間,則單擺的振動周期為2.65 s。 (2)用最小刻度為1 mm的刻度尺測擺長,測量情況如圖乙所示。O為懸掛點,從圖中可知單擺的擺長為996.5

11、mm。 (3)若用l表示擺長,T表示周期,那么重力加速度的表達式為g=_。 (4)考慮到單擺振動時空氣浮力的影響后,學生甲說:“因為空氣浮力與擺球重力方向相反,它對球的作用相當于重力加速度變小,因此振動周期變大?！睂W生乙說:“浮力對擺球的影響好像用一個輕一些的擺球做實驗,因此振動周期不變?！边@兩個學生中A。 A.甲說得對B.乙說得對C.都說得不對 點擊查看題圖關閉-27-1234-28-12344.某同學利用如圖所示的裝置測量當?shù)氐闹亓铀俣?。實驗步驟如下:A.按裝置圖安裝好實驗裝置。B.用游標卡尺測量小球的直徑d。C.用刻度尺測量懸線的長度l。D.讓小球在豎直平面內小角度擺動。當小球經(jīng)過最低

12、點時開始計時,并計數(shù)為0,此后小球每經(jīng)過最低點一次,依次計數(shù)1,2,3,當數(shù)到20時停止計時,測得時間為t。E.多次改變懸線長度,對應每個懸線長度都重復實驗步驟C、D。F.計算出每個懸線長度對應的t2。G.以t2為縱坐標、l為橫坐標,作出t2-l圖線。-29-1234結合上述實驗,完成下列任務:(1)用游標為10分度(測量值可準確到0.1 mm)的卡尺測量小球的直徑。某次測量的示數(shù)如圖所示,讀出小球直徑d的值為1.52cm。 -30-1234(2)該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)。利用計算機作出t2-l圖線如圖所示。根據(jù)圖線擬合得到方程t2=404.0l+3.5。由此可以得出當?shù)氐闹亓铀俣萭=9.76m/s2。(取2=9.86,結果保留三位有效數(shù)字)(3)從理論上分析圖線沒有過坐標原點的原因,下列分析正確的是D。 A.不應在小球經(jīng)過最低點時開始計時,應該在小球運動到最高點時開始計時B.開始計時后,不應記錄小球經(jīng)過最低點的次數(shù),而應記錄小球做全振動的次數(shù)C.不應作t2-l圖線,而應作t-l圖線D.不應作t2-l圖線,而應作 圖線 -31-1234