高考物理一轮复习资料 3－4.2 实验：用单摆测定重力加速度课件 沪科版.pptVIP

二 实验原理单摆在偏角很小时 单摆周期公式是 变换这个公式 得到g 4 2l t2 因此测出摆长l和振动周期t 就可以测出当地的重力加速度g的值 一 实验目的1 探究单摆周期与摆长的关系 2 学会用单摆测定当地的重力加速度 3 学会熟练使用秒表 三 实验器材长约1m的细线 带有小孔的稍重的金属球 带有铁夹的铁架台 毫米刻度尺 秒表 游标卡尺 学案2实验 用单摆测定重力加速度 4 算重力加速度 1 应用公式g 计算重力加速度的值 2 改变摆长 重复实验三次 计算重力加速度的平均值 5 分析和比较 将测得的重力加速度的值和当地的重力加速度比较 分析产生误差的原因 四 实验步骤1 做单摆 1 让线的一端穿过小球的小孔 然后打一个比小孔大一些的结 2 把线的上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 让摆球自由下垂 在单摆平衡位置处做上标记 2 测摆长 用毫米刻度尺量出悬线长l 用游标卡尺测量出摆球的直径d 则l l d 2即为单摆的摆长 3 测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度 且满足摆角小于5 然后释放摆球 当单摆摆动稳定后 过平衡位置时用秒表开始计时 测量30次 50次全振动的时间 计算出平均摆动一次的时间即为单摆的振动周期t 五 注意事项1 测周期的方法 1 要从摆球过平衡位置时开始计时 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 最后秒表计时为ts 记数为n 则周期t t n 2 2t n 2 构成单摆的条件 细线的质量要小 弹性要小 球要选用体积小 密度大的小球 摆角不能超过5 3 要使摆球在同一竖直面内摆动 不能形成圆锥摆 方法是由静止释放摆球 4 摆长是悬点到球心的距离 摆线上端要固定好 以免摆动过程中摆长发生变化 5 秒表读数时 不需要估读 因为秒表的指针只能停在某1 10s刻度线上 不能停在两个1 10s刻度线之间 六 误差分析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的单摆 以及测量哪段长度作为摆长等等 2 本实验偶然误差主要来自对时间 即单摆周期 的测量上 要从摆球通过平衡位置开始计时 计数时不能多数振动次数 考点1实验步骤 实验数据的处理 例1 某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度 实验步骤如下 a 按装置图安装实验装置 b 用游标卡尺测量小球的直径d c 用米尺测量悬线的长度l d 让小球在竖直平面内小角度摆动 当小球经过最低点时开始计时 并计数为0 此后小球每经过最低点一次 依次计数1 2 3 当数到20时 停止计时 测得时间为t e 多次改变悬线长度 对应每个悬线长度 都重复实验步骤c d f 计算出每个悬线长度对应的t2 g 以t2为纵坐标 l为横坐标 作出t2 l图线 结合上述实验 完成下列题目 2 该同学根据实验数据 利用计算机作出图线如图所示 根据图线拟合得到方程t2 404 0l 3 5 由此可以得出当地的重力加速度g m s2 取 2 9 86 结果保留3位有效数字 3 从理论上分析图线没有过坐标原点的原因 下列分析正确的是 a 不应在小球经过最低点时开始计时 应该在小球运动到最高点时开始计时b 开始计时后 不应记录小球经过最低点的次数 而应记录小球做全振动的次数c 不应作t2 l图线 而应作图线t2 l 1 2 d d 不应作t2 l图线 而应作图线t2 l 1 2 d 1 用游标为10分度 测量值可准确到0 1mm 的卡尺测量小球的直径 某次测量的示数如图所示 读出小球直径d的值为 cm 解析 1 根据图中的示数 读出直径d 1 52cm 2 由方程可得图线斜率为404 0 由题意知 单摆的周期t t 10又t 所以t2 4 2 l d 2 g所以t2 100 4 2 g l d 2 图线的斜率k 400 2 g重力加速度g 400 2 k 9 76m s2 3 选d 图像不过原点 与时间t的测量无关 而与摆长有关 d正确 1 1 利用上述数据 在坐标图中描出l t2图像 2 利用图像 取t2 5 2s2时 l m 重力加速度g m s2 下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据 1 3 9 87 考点2摆长 周期的测定和实验注意事项 例2 1 甲 乙同学做 用单摆测定重力加速度 实验 甲同学用秒表测量单摆的周期 当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为0 单摆每次经过最低点计一次数 当数到n 60时秒表的示数如图甲所示 则该单摆的周期是 s 结果保留三位有效数字 乙同学用游标卡尺测量摆球的直径如图乙所示 则游标卡尺的读数是 cm 2 在做实验时 可能导致重力加速度的测量结果偏大的有 a 振幅偏小b 在未悬挂摆球之前先测定好摆长c 摆球做圆锥摆运动d 将摆线长和球的直径之和当成了摆长 解析 1 单摆每一个周期通过最低点两次 所以数60次的时间为30个周期 从秒表中读数为67 2s 或67 3s 周期为t t 30 2 24s 游标卡尺主尺读数为15mm 游标尺第12条刻度与主尺刻度对齐 l 15mm 0 05mm 12 15 60mm 1 560cm 2 根据单摆周期公式t 可得g 4 2l t2 所以重力加速度测量值与振幅无关 a错 未悬挂摆球前测定摆长 l值偏小 g值偏小 b错误 摆球做圆锥摆运动周期变短 g值偏大 摆线长加摆球直径作为摆长 摆长偏大 g值偏大 c d正确 1 在做 用单摆测定重力加速度 的实验时 用摆长l和周期t计算重力加速度的公式是g 如果已知摆球直径为2 00cm 让刻度尺的零点对准摆线悬点 摆线竖直下垂 如图所示 那么单摆长是 如果测定了40次全振动的时间如图中秒表所示 那么秒表读数是 单摆的周期是 0 8752m 75 2s 1 9s 2 在 用单摆测定重力加速度 实验中 下列说法正确的是 a 要