高考物理一轮复习 12.3实验：用单摆测重力加速度课件.ppt

第三讲实验 用单摆测重力加速度 回扣教材夯实基础落实考点 基础自主温故 三 实验器材带有铁夹的铁架台 中心有小孔的金属小球 不易伸长的细线 约1米 秒表 带毫米刻度的米尺和游标卡尺 四 实验步骤1 让细线的一端穿过金属小球的小孔 然后打一个比小孔大一些的线结 做成单摆 2 把细线的上端用铁夹固定在铁架台上 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 在单摆平衡位置处作上标记 如图 3 用米尺量出摆线长度l 精确到毫米 用游标卡尺测出摆球的直径 即得出金属小球半径r 计算出摆长l l r 考点深析拓展延伸详讲精练 考点探究讲练 1 选择材料时应选择细 轻又不易伸长的线 长度一般在1m左右 小球应选用密度较大的金属球 直径应较小 最好不超过2cm 2 单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上 应夹紧在铁夹中 以免摆动时发生摆线下滑 摆长改变的现象 3 注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10 可通过估算振幅的办法掌握 4 摆球振动时 要使之保持在同一个竖直平面内 不要形成圆锥摆 5 计算单摆的振动次数时 应从摆球通过最低位置时开始计时 为便于计时 可在摆球平衡位置的正下方作一标记 以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数 且在数 零 的同时按下秒表 开始计时计数 1 系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求 即 悬点是否固定 摆球是否可看做质点 球 线是否符合要求 摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等 只要注意了上面这些问题 就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度 2 偶然误差主要来自时间 即单摆周期 的测量上 因此 要注意测准时间 周期 要从摆球通过平衡位置开始计时 并采用倒计时计数的方法 即4 3 2 1 0 1 2 在数 零 的同时按下秒表开始计时 不能多计或漏计振动次数 为了减小偶然误差 应进行多次测量后取平均值 某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素 例1 1 他组装单摆时 在摆线上端的悬点处 用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线 再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧 如图所示 这样做的目的是 填字母代号 a 保证摆动过程中摆长不变b 可使周期测量得更加准确c 需要改变摆长时便于调节d 保证摆球在同一竖直平面内摆动 2 他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下 用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度l 0 9990m 再用游标卡尺测量摆球直径 结果如图所示 则该摆球的直径为 mm 单摆摆长为 m 3 下列振动图象真实地描述了对摆长约1m的单摆进行周期测量的四种操作过程 图中横坐标原点表示计时开始 a b c均为30次全振动的图象 已知sin5 0 087 sin15 0 26 这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是 填字母代号 思路指导 本实验过程要求单摆的摆长保持不变 还必须容易调整 本实验使用的游标卡尺测摆球的直径 单摆的摆长是从悬点到摆球重心之间的距离 做实验为减小测量周期的误差 从摆球通过平衡位置时开始计时 此时摆球速度最大 时间记录最准确 在做实验时应使单摆做简谐运动 摆角应小于10 所以振幅不能过大 应在误差允许范围内 3 测30次全振动所用时间 计时起点选在平衡位置 易于观察且测量数据准确 b错误 单摆的摆角要求在10 以内 单摆的振幅a lsin 为单摆摆角 当 5 时 a lsin5 8 6cm a选项振幅为8cm 摆角在5 以内 a正确 当摆角为15 时 a lsin15 26cm cd摆角都在15 以上 cd错误 答案 1 ac 2 12 00 9930 3 a 在做 用单摆测定重力加速度 的实验中 有人提出以下几点建议 其中对提高测量结果精确度有利的是 a 适当加长摆线b 质量相同 体积不同的摆球 应选用体积较大的c 单摆偏离平衡位置的角度不能太大d 当单摆经过平衡位置时开始计时 经过一次全振动后停止计时 用此时间间隔作为单摆振动的周期 变式训练1 解析 当适当加长摆线时 单摆的周期将增大 故可以减小周期测量的相对误差 a正确 质量相同 体积越大的摆球 所受的阻力会影响其做单摆运动 b错 单摆偏离平衡位置的角度不能太大 c正确 在d中 会增大周期测量的误差 d错 答案 ac 在 用单摆测定重力加速度的实验 中 1 用游标卡尺测量摆球直径的情况如图所示 读出摆球直径为 cm 例2 2 下面所给器材中 使用哪些可使测量较准确 把所选用的器材前的字母依次填写在题后的横线上 a 长1m左右的细线b 长30cm左右的细线c 直径约2cm的铁球d 直径约2cm的木球e 秒表f 时钟g 最小刻度是毫米的直尺h 游标卡尺所选用的器材有 3 实验时对摆线偏离竖直方向的偏角 要求是 10 填 或 如图所示是秒表记录了单摆完成50次全振动所用的时间 秒表所示读数为 s 此单摆的周期为 s 4 某同学将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h 未知 且开口向下的小筒中 单摆的下部分露于筒外 如图甲所示 将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放 设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁 如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离l 并通过改变l而测出对应的摆动周期t 再以t2为纵轴 l为横轴作出函数关系图象 那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度g 现有如下测量工具 a 时钟 b 秒表 c 天平 d 毫米刻度尺 本实验所需的测量工具有 如果实验中所得到的t2 l关系图象如图乙所示 那么真正的图象应该是a b c中的 由图象可知 小筒的深度h m 当地的重力加速度g m s2 解析 1 按游标卡尺读数规则 主尺上的读数 精确度 对齐格数 一定不估读 可读出摆球直径为2 09cm 2 因单摆的摆长长一些误差小一些 摆球应选密度大体积小的球以减小运动中所受阻力 测周期用秒表比用时钟误差要小得多 测量摆线长时用毫米刻度尺 测摆球直径时用游标卡尺 综上所述所选器材为acegh 答案