高三物理X3-4-2实验探究单摆的运动用单摆测定重力加速度.ppt

对应学生用书P234 一 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 四 实验步骤1 做单摆 如图所示 1 取长约1m的细丝线穿过带孔的小钢球 打一个比孔略大一些的结 做成单摆 2 把线的上端用铁夹固定在铁架台的支架上 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 在单摆平衡位置处做上标记 六 误差分析 七 注意事项1 所用实验器材应符合要求 即摆线应选择轻 细且不易伸长的线 长度一般在1m左右 小球应选择密度较大的实心金属球 球的直径应较小 一般不超过2cm 2 单摆的悬线上端应该用铁夹夹住 不可随意卷在铁夹的横杆上 以免摆动过程中发生摆线松动 摆长改变的现象 3 启动摆时 应注意控制摆线偏离竖直方向夹角小于10 4 摆球摆动时 要确保在同一竖直平面内摆动 不要形成圆锥摆 5 计量单摆的全振动次数时 应从摆球经过最低位置时开始计时 在数零的同时按下秒表 开始计数 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 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 mm 单摆摆长为 m 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 测30次全振动所用时间 计时起点选在平衡位置 易于观察且测量数据准确 B错误 单摆的摆角要求在10 以内 单摆的振幅A lsin 为单摆摆角 当 5 时 A lsin5 8 6cm A选项振幅为8cm 摆角在5 以内 A正确 当摆角为15 时 A lsin15 26cm CD摆角都在15 以上 CD错误 答案 AC 12 00 9930 A 第 问中 把L看成是悬线的长度导致出错 第 问中不能找出单摆振幅与摆长 摆角的关系 从而无法判断选项的正误 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 m 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 单摆的振动周期是 s 2 如果测得的g值偏小 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g 答案 1 0 874075 21 88 2 ABC 3 图见尝试解答9 86m s2 1 本题以用单摆测定重力加速度的相关知识为依托 着重考查对实验原理的理解能力和利用图象分析实验数据的能力 2 用斜率求g时 所选两点的间距要尽量大一些 图中磁传感器的引出端A应接到 使单摆做小角度摆动 当磁感应强度测量值最大时 磁性小球位于 若测得连续N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t 则单摆周期的测量值为 地磁场和磁传感器的影响可忽略 2 多次改变摆长使单摆做小角度摆动 测量摆长L及相应的周期T 此后 分别取L和T的对数 所得到的lgT lgL图线为 填 直线 对数曲线 或 指数曲线 读得图线与纵轴交点的纵坐标为c 由此得到该地重力加速度g 本题考查单摆测重力加速度的原理 电磁感应现象的产生 并考查了考生的推理能力 分析综合能力 及运用数学知识处理物理问题的能力 难度较大 对应学生用书P236 1 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 cm 2 2012 宝山模拟 如图为用单摆测重力加速度的实验 1 为了减小误差 下列措施正确的是 A 摆长L应为线长与摆球半径的和 且在20cm左右B 在摆线上端的悬点处 用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线C 在铁架台的竖直杆上固定一个标志物 且尽量使标志物靠近摆线D 计时起点和终点都应在摆球的最高点且不少于30次全振动的时间 2 某同学正确操作 得到了摆长L和n次全振动的时间t 由此可知这个单摆的周期T 当地的重力加速度g 解析 1 选B C 摆长应为摆线长加上摆球的半径 摆长在1m左右为宜 A错 为使实验过程中摆长不变 悬点处用开有夹缝的橡皮塞夹牢摆线 B对 在铁架台的竖直杆上固定一个标志物 且尽量使标志物靠近摆线可减小计时误差 C对 计时起点与终点应在平衡位置 因为此位置摆球速度大 计时误差小 D错 3 2012 湖北七市 在做 用单摆测定重力加速度 的实验中 1 以下对实验的几点建议中 有利于提高测量结果精确度的是 A 实验中适当加长摆线B 单摆偏离平衡位置的角度不能太大C 当单摆经过最大位置时开始计时D 测量多组周期T和摆长L 作L T2关系图象来处理数据 2 某同学在正确操作和测量的情况下 测得多组摆长L和对应的周期T 画出L T2图线 如右图所示 出现这一结果最可能的原因是 摆球重心不在球心处 而是在球心的正 方 选填 上 或 下 为了使得到的实验结果不受摆球重心位置无法准确确定的影响 他采用恰当的数据处理方法 在图线上选取A B两个点 找出两点相应的横纵坐标 如图所示 用表达式g 计算重力加速度 此结果即与摆球重心就在球心处的情况一样 解析 1 当单摆经过平衡位置时开始计时能提高测量的精确度 C错误 2 作一条过原点的与AB线平行的直线 所作的直线就是准确测量摆长时所对应的图线 5 某同学在做 用单摆测定重力加速度 的实验中 先测得摆线长78 50cm 摆球直径2 0cm 然后将一个力电传感器接到计算机上 实验中测量快速变化的力 悬线上拉力F的大小随时间t的变化曲线如图所示 1 该摆摆长为 cm 2 该摆摆动周期为 s 3 测得当地重力加速度g的值为 m s2 4 如果测得g值偏小 可能原因是 A 测摆线长时摆线拉得过紧B 摆线上端悬点未固定好 摆动中出现松动C 计算摆长时 忘记了加小球半径D 读单摆周期时 读数偏大 答案 1 79 50 2 1 8 3 9 68 4 BCD 6 1 在 探究单摆周期与摆长的关系 实验中 两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲 乙所示 测量方法正确的是 选填 甲 或 乙 2 实验时 若摆球在垂直纸面的平面内摆动 为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数 在摆球运动最低点的左 右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻 如图甲所示 光敏电阻与某一自动记录仪相连 该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图乙所示 则该单摆的振动周期为 若保持悬点到小球顶点的绳长不变 改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验 则该单摆的周期将 填 变大 不变 或