高考物理一轮总复习 第十二章 振动和波 光 相对论（选修34） 实验13 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度课件.ppt

振动和波光相对论 选修3 4 第十二章 实验十三探究单摆的运动用单摆测定重力加速度 栏目导航 知识梳理 夯实基础 四 实验步骤1 让线的一端穿过金属球的小孔 然后打一个线结 做成单摆 2 把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 让摆球自由下垂 在单摆平衡位置处作上标记 如图所示 六 误差分析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 2 偶然误差主要来自时间 即单摆周期 的测量 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 七 注意事项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架台的杆上 应夹紧在钢夹中 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的夹角不超过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 考点1实验原理和操作 例1 某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素 1 多选 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 核心考点 分层突破 ac 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 12 0 0 9930 3 下列振动图象真实地描述了对摆长约为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 a 解析 1 橡皮的作用是使摆线摆动过程中悬点位置不变 从而保证摆长不变 同时又便于调节摆长 a c两项正确 2 根据游标卡尺读数规则可得摆球直径为d 12mm 0 1mm 0 12 0mm 则单摆摆长为l0 l d 2 0 9930m 注意统一单位 3 单摆摆角不超过5 且计时位置应从最低点 即速度最大位置 开始 故a项的操作符合要求 考点2数据处理和误差分析 例2 用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示 1 多选 组装单摆时 应在下列器材中选用 填选项前的字母 a 长度为1m左右的细线b 长度为30cm左右的细线c 直径为1 8cm的塑料球d 直径为1 8cm的铁球 2 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 ad 3 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 2 01 9 76 4 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图线的示意图如图乙中的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 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lb 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 b 5 某同学在家里测重力加速度 他找到细线和铁锁 制成一个单摆 如图丙所示 由于家里只有一根量程为0 30cm的刻度尺 于是他在细线上的a点做了一个标记 使得悬点o到a点间的细线长度小于刻度尺量程 保持该标记以下的细线长度不变