高考物理 实验十三探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度复习课件 沪科版.ppt

实验十三探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 过程分析导引 实验典例精析 知能优化演练 实验十三探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 基础知识梳理 基础知识梳理 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 实验原理 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 过程分析导引 一 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 如图12 3 1所示 图12 3 1 图12 3 2 三 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 摆球是否可看作质点 球 线是否符合要求 摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆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 1 2 在数 零 的同时按下秒表开始计时 不能多计或漏计摆动次数 为了减小偶然误差 应进行多次测量后取平均值 四 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 摆球摆动时 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 以后摆球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 实验典例精析 某同学在做利用单摆测重力加速度的实验中 先测得摆线长为97 50cm 摆球直径为2 0cm 然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间 如图12 3 3所示 则 图12 3 3 1 该摆摆长为 cm 秒表的示数为 s 2 如果测得的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 秒表过迟按下d 实验中误将49次全振动次数计为50次 3 实验中测得5种不同摆长情况下单摆的振动周期 记录数据如下 试以l为横坐标 t2为纵坐标 作出t2 l的图像 并利用此图像求出重力加速度 图12 3 4 答案 1 98 5099 7 2 b 3 图像见解析9 86m s2 某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验 但没有合适的摆球 他只好找到一块大小为3cm左右 外形不规则的大理石块代替小球 实验步骤是 a 石块用细尼龙线系好 结点为m 将尼龙线的上端固定于o点b 用刻度尺测量om间尼龙线的长度l作为摆长 1 你认为该同学在以上实验步骤中有重大错误的是哪些步骤 为什么 2 该同学用om的长作为摆长 这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小 你认为用何方法可以解决摆长无法准确测量的困难 解析 1 实验步骤中有重大错误的是 b 大理石