高考物理一轮复习 实验十二 探究单摆运动　用单摆测定重力加速度专题精讲课件.ppt

核心考点导学 了解 实验目的 1 学会用单摆测定当地的重力加速度 2 能正确熟练地使用秒表 知道 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 熟习 实验步骤 1 做单摆取约1m长的细丝线穿过带孔的小钢球 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 并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 4 改变摆长 重做几次实验 警惕 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 细辨 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 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 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 提高 实验改进 将单摆改为双线摆 如图所示 以防止单摆在摆动过程中形成圆锥摆 考向案例研究 例1某同学在做 利用单摆测重力加速度 的实验时 先测得摆线长为101 00cm 摆球直径为2 00cm 然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101 5s 则 1 他测得的重力加速度g m s2 2 他测得的g值偏小 可能的原因是 a 测摆线长时摆线拉得过紧b 摆线上端未牢固地系于悬点 振动中出现松动 使摆线长度增加了c 开始计时时 秒表过迟按下d 实验中误将49次全振动数为50次 3 为了提高实验精度 在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期t 从而得出一组对应的l与t的数据 再以l为横坐标 t2为纵坐标将所得数据连成直线 并求得该直线的斜率k 则重力加速度g 用k表示 把单摆从平衡位置拉开约5 释放 在摆球经过最低点时启动停表计时 把停表记录摆球一次全振动的时间作为周期 该同学改进测量方法后 得到的部分测量数据见表 用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数见题图 该球的直径为 mm 根据表中数据可以初步判断单摆周期随 的增大而增大 解析 单摆作简谐运动要求摆角小 单摆从平衡位置拉开约5 释放满足此条件 因为最低点位置固定 容易观察 所以在最低点启动停表计时 摆球一次全振动的时间太短 不易读准 误差大 应测多个周期的时间求平均值 从表中数据可以初步判断单摆周期随摆长的增大而增大 答案 是是否20 685 20 683 20 687 摆长 例2在 用单摆测定重力加速度 的实验中 1 某同学的操作步骤为 a 取一根细线 下端系住直径为d的金属小球 上端固定在铁架台上b 用米尺量得细线长度为lc 在摆线偏离竖直方向5 位置释放小球d 用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t 得到周期t t n 二 调用所学解题 1 偏小 2 t t 三 同类提升演练2 2011 福建高考 某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中 1 用游标卡尺测定摆球的直径 测量结果如图所示 则该摆球的直径为