高考物理一轮复习 第11章第3讲 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度课件 鲁科版asp.ppt

1 实验目的 1 探究单摆的运动 2 学会用单摆测重力加速度 2 实验原理 3 实验器材带孔1个 线绳1条 约1m长 毫米刻度尺 秒表 带铁夹的铁架台 小钢球 游标卡尺 考点实验过程1 实验步骤 1 做单摆 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 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 如图所示 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 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10 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 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 根据上表中数据作出图线 2 平均值法 每改变一次摆长 测量一组数据 计算一个g值 多测几组 求g的平均值 3 注意事项 1 为减小误差 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 3 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10 4 要使摆球在同一竖直面内摆动 不能形成圆锥摆 5 测摆长时应在把摆球吊起后静止时 从悬点起量到摆球的球心 4 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 球线是否符合要求 振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内的振动等 2 偶然误差 主要来自时间的测量上 因此 要从摆球通过平衡位置开始计时 不能多计或漏计振动次数 3 减小偶然误差的方法 通常采用两种方法 多次测量求平均值 图象法 案例1 2008 上海高考 在 用单摆测重力加速度 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 按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比 填 偏大 相同 或 偏小 2 已知单摆在任意摆角 时的周期公式可近似为t 数 为了用图象法验证该关系式 需要测量的物理量有 若某同学在实验中得到了如图所示的图线 则图象中的横轴表示 解析 1 单摆摆长为摆线长度与小球半径之和 因该同学将偏小的摆长代入公式计算 所得重力加速度的测量值偏小于实际值 2 为验证该关系式 需要测量单摆在任意摆角 时的周期t 根据公式与图象的函数关系式可推导得到摆角 0 时横轴的截距为t0 答案 1 偏小 2 t 或t n t 1 如果已知摆球直径为2 00cm 让刻度尺的零点对准摆线的悬点 摆线竖直下垂 如图甲所示 那么单摆摆长是 如果测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示 那么秒表读数是 s 单摆的摆动周期是 s 2 如果测得的g值偏小 不可能的原因是 填写代号 a 测摆长时 忘记了摆球的半径b 摆线上端悬点未固定 振动中出现松动 使摆线长度增加了c 开始计时时 秒表过早按下d 实验中误将39次全振动次数记为40次 3 某同学在实验中 测量6种不同摆长情况下单摆的振动周期 记录表格如下 以l为横坐标 t2为纵坐标 作出t2 l图线 并利用此图线求重力加速度 答案 1 87 40cm75 21 88 2 d 3 如图所示9 86m s2 误区警示 本题易出现的错误是 1 本题中测摆长时很容易将刻度尺的示数误认为摆长 而忽略了球的半径 2 在