高考物理一轮复习 实验一 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度教案（含解析）沪科版.doc

实验一探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度注意事项1悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证顶点固定。2强调在同一平面内振动且摆角小于10。3选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数。4小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长l，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长llr。5选用一米左右的细线。热点一对实验操作及误差分析的考查【例1】某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。图1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1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图2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l0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图2所示，则该摆球的直径为_mm，单摆摆长为_m。下列振动图像真实地描述了对摆长约为1 m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次全振动的图像，已知sin 50.087，sin 150.26，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)。解析在“探究影响单摆周期的因素”实验中，要使单摆在摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项a、c正确、选项b、d错误。摆球的直径d12 mm00.1 mm12.0 mm摆长ll0.999 0 m0.006 0 m0.993 0 m。单摆振动的摆角5，当5时单摆振动的振幅alsin 50.087 m8.7 cm，且为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项a正确、选项b、c、d错误。答案ac12.00.993 0a【变式训练】1根据单摆周期公式t2，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图3甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_mm。图3(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_。a摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b摆球尽量选择质量大些、体积小些的c为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔t即为单摆周期te拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间t，则单摆周期t(3)实验结束后，某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的()a单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了b把n次摆动的时间误记为(n1)次摆动的时间c以摆线长作为摆长来计算d以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算解析(1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小为18.7 mm。(2)根据用单摆测量重力加速度的实验要求可知选项a、b、e正确。(3)根据g知，当悬点松动后，摆线增长，则代入公式中的l将偏小，故g偏小，a错误；对b选项，t变小，g变大，b正确；对c选项，l变小，g应偏小，c错误；对d选项，l变大，g应偏大，d正确。答案(1)18.7(2)abe(3)bd热点二对实验数据处理的考查【例2】在用单摆测重力加速度的实验中： (1)某同学实验时改变摆长，测出几组摆长l和对应的周期t的数据，作出lt2图线，如图4所示。利用图线上任两点a、b的坐标(x1，y1)、(x2，y2)，便可求得重力加速度g_。图4(2)作lt2图线解决物理问题，可以提示我们：若摆球的质量分布不均匀，对测量结果将_(填“有影响”或“没有影响”)。解析(1)由单摆的周期公式t2，得摆长与周期的关系为lt2，图像的斜率k，由图像中的a、b两点坐标可得：，解得重力加速度为g。(2)摆球的质量分布不影响图像的斜率，对测量结果没有影响。答案(1) (2)没有影响【变式训练】2将一单摆装置竖直挂于某一深为h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外)，如图5甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离为l，并通过改变l而测出对应的周期t，再以t2为纵轴、l为横轴作出函数关系图像，那么就可以通过此图像得出小筒的深度h和当地的重力加速度。图5(1)如果实验中所得到的t2l关系图像如图乙所示，那么真正的图线应是a、b、c中的_。(2)由图像可知，小筒的深度h_m，当地的g_m/s2。(3)某次停表计时得到的时间如图丙所示，则总时间为_s。解析由