2019版高考物理一轮复习 实验十四 探究单摆运动、用单摆测定重力加速度课件.ppt

实验十四：探究单摆运动、用单摆测定重力加速度,1.实验原理,单摆的_和_，就可求出当地的重力加速度g.2.实验器材单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表.,T2,42l,摆长l,振动周期T,3.实验步骤,(1)做单摆：取约1m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，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，让摆球自然下垂，如图S14-1所示.,图S14-1,(2)测摆长：用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米)，用游,标卡尺测出小球直径D，则单摆的摆长l_.,L,D2,(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5)，然后释放小球，记下单摆摆动3050次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期.(4)改变摆长，重做几次实验.,4.数据处理(2)图象法：画l-T2图象(如图S14-2所示).图S14-2,5.注意事项,(1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定.(2)单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于5.,(3)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动,的次数.,(4)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长lLr.,(5)选用一米左右的细线.,考点1,实验原理及操作,测量当地的重力加速度.如图S14-3甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆.,甲,乙,图S14-3,(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_mm.(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_.a.摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b.摆球尽量选择质量大些、体积小些的c.为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔t即为单摆周期Te.拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全,振动所用的时间t，则单摆周期T,t50,答案：(1)18.7(2)abe,方法技巧：(1)为减小计时误差，开始计时的位置应选在平,衡位置.,(2)要测多次全振动的时间来计算周期.如在摆球过平衡位置时启动秒表同时数零，以后摆球每过一次平衡位置记一个数.,考点2,数据处理,【典题2】(2015年北京卷)“用单摆测定重力加速度”的实验装置如图S14-4所示.图S14-4(1)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)l及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g_(用l、n、t表示).,(2)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处,理.,请计算出第3组实验中的T_s，g_m/s2.(3)用多组实验数据作出T2-l图象，也可以求出重力加速度g.已知三位同学作出的T2-l图线的示意图如图S14-5中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值.则相对于图线b，下列分析正确的是_(填选项前的字母).,图S14-5,A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记,为摆长l,B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值,49次全振动记为50次，则周期T变小，选项B正确；由,，则k变小，重力加速度g变大，选项C错误.,0.出现图线a的原因是计算摆长时过短，误将悬点O到小球上端的距离记为摆长，选项A错误；对于图线c，其斜率k变小T2l,42g,k得g,42k,了，根据k，可能是T变小了或l变大了，选项B中误将,本实验常见的创新方法就是如果摆长不能精确测量的话，比如摆长很长或悬挂的重物的重心不确定，我们可以利用改变摆长的方法，测出两次摆长的差和两次分别摆动的周期，根据单摆公式联立方程组求解.,【典题3】(2017年湖南衡阳八中高三质检)甲同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小为3cm3左右，外形不规则的大理石块代替小球.他设计的实验步骤是：A.将石块用细线系好，结点为M，将细线的上端固定于O点(如图S14-6所示)B.用刻度尺测量OM间细线的长度作为摆长C.将石块拉开一个大约30的角度，然后由静止释放D.从摆球摆到最高点时开始计时，测出30次全振动的总时,间t，由T,t30,得出周期.,(1)该同学在以上实验步骤中有错误的是_.,(2)若该同学用OM的长度作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值_(填“偏大”或“偏小”).,(3)如果该同学改正了错误，改变OM间细线的长度做了2次实验，记下每次相应的线长度l1、l2和周期T1、T2，则由上述四个量得到重力加速度g的表达式是：_.,图S14-6,解析：(1)该同学在以上实验步骤中有错误的是BCD；B中，摆长应是从悬点到大理石块的质心的距离；C中，单摆的摆角太大，将不能看做是简谐运动，单摆周