高考物理总复习 6实验 用单摆测定重力加速度课件 新人教版选修34.ppt

第6单元实验用单摆测定重力加速度 三 实验器材带孔小钢球一个 细丝线一条 长约1m 毫米刻度尺一把 秒表 游标卡尺 带铁夹的铁架台 四 实验步骤1 做单摆 选取一段1m左右的细线 让线的一端穿过小球上的小孔 然后打一个比小孔稍大一些的线结 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 使铁夹伸出桌面之外 让摆球自由下垂 在单摆平衡位置处做上标记 如下图所示 3 测周期 把此单摆从平衡位置拉开一个角度 并使这个角度不大于5 然后释放小球 当摆球摆动稳定后经过平衡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 反复测量三次 计算出测得的周期的平均值 6 分析与比较 将测得的重力加速度的值与当地的重力加速度的值比较 分析误差产生的原因 3 构成单摆的条件 细线的质量要小 弹性要小 要选用体积小 密度大的小球 摆角不能超过5 4 要使摆球在同一竖直面内摆动 不能形成圆锥摆 方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放 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t e 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 t 50 解析 该实验中 要选择细些的 伸缩性小些的摆线 长度要适当长一些 且选择体积比较小 密度较大的小球 故a b项是正确的 摆球的周期与摆线的长短有关 与摆角无关 故c项错误 拉开摆球 使摆线偏离平衡位置不大于5 故d项错误 释放摆球 当摆球振动稳定后 从平衡位置开始计时 要测量多个周期的时间 然后求平均值 故e项正确 故选择a b e项 答案 abe 触类旁通 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 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其中对提高测量结果精确度有利的是 解析 单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度 适当加长摆线长度 有利于把摆球看成质点 在摆角小于10 的条件下 摆球的空间位置变化较大 便于观察 选项a对 摆球体积越大 所受空气阻力越大 对质量相同的摆球其影响越大 选项b错 摆角应小于5 选项c对 本实验采用累积法测量周期 若仅测量一次全振动 由于摆球通过平衡位置时的速度较大 难以准确记录 且一次全振动的时间太短 偶然误差较大 选项d错 答案 ac 名师点拨 本题中的 适当加长 这种说法对选择题来说一般不容易把握 这里有比较的含义 要用心体会 二 实验误差的来源及分析1 本实验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 是单摆还是复摆 球 线是否符合要求 振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等 只要注意了上述这些方面 就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而可忽略不计的程度 2 本实验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 并采用倒数计时计数的方法 不能多记或漏记振动次数 为了减小偶然误差 应进行多次测量取平均值 例2 2012 天津 某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素 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 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 解析 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 是为了防止摆动过程中摆长发生变化 如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时 方便调节摆长 故a c项正确 答案 ac 一 实验数据的处理 例1 某同学利用单摆测定当地重力加速度 发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方 他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l 通过改变摆线的长度 测得6组l和对应的周期t 画出l t2图线 然后在图线上选取a b两个点 坐标如下图所示 他采用恰当的数据处理方法 则计算重力加速度的表达式应为g 请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比 将 填 偏大 偏小 或 相同 二 实验创新设计 例2 如图甲所示 abcdabcd为一放于水平面上的长方体槽 上端开口 abba cddc两面为铜板 其他面为绝缘板 槽中盛满导电液体 设该液体导电时不发生电解 现在质量不计的细铜丝的下端固定一铁球构成一单摆 铜丝的上端可绕o点摆动 o点在槽中心的正上方 摆球摆动平面与ab垂直 在两铜板上接上图示的电源 电源内阻可忽略 电动势e 8v 将电源负极和细铜丝的上端点分别连接到记忆示波器的 地 和 y 输入端 记忆示波器的输入电阻可视为无穷大 假设摆球在导电液中做简谐运动 示波器的电