高考物理一轮复习 实验14 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度课件.ppt

实验14探究单摆的运动用单摆测定重力加速度 2 一 实验目的1 会用单摆测定重力加速度 2 会使用停表 二 实验原理 三 实验器材带有铁夹的铁架台 中心有小孔的金属小球 不易伸长的细线 约1m 停表 刻度尺和游标卡尺 3 四 实验步骤1 做单摆 取约1m长的细丝线穿过带孔的小钢球 并打一个比小孔大一些的结 然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上 让摆球自然下垂 如图所示 2 测摆长 用毫米刻度尺量出摆线长l 精确到毫米 用游标卡尺测出小球直径d 则单摆的摆长l l 4 3 测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度 小于5 然后释放小球 记下单摆摆动30 50次的总时间 算出平均每摆动一次的时间 即为单摆的振动周期 4 改变摆长 重做几次实验 五 数据处理1 公式法将几次测得的周期t和摆长l分别代入关系式g 算出各组数据对应的重力加速度g的值 再算出g的平均值 即为当地的重力加速度的值 5 2 图象法 6 六 注意事项1 实验所用的单摆应符合理论要求 即线要细 轻 不易伸长 摆球要体积小 质量大 密度大 2 单摆悬线上端要固定 即用铁夹夹紧 以免摆球摆动时摆线长度不稳定 3 测量单摆周期时 应从摆球经过平衡位置 即最低点 时开始计时 以后摆球从同一方向通过平衡位置时进行计数 且在数 零 的同时按下停表 开始计时 计数 4 摆动时 要使之保持在同一个运动平面内 且偏角小于5 不要形成圆锥摆 7 证明单摆的运动为简谐运动 8 考点一 考点二 考点三 考点一实验原理与操作例1根据单摆周期公式t 2 可以通过实验测量出当地的重力加速度 如图所示 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 9 考点一 考点二 考点三 1 用游标卡尺测量小钢球直径 示数如图乙所示 读数为mm 10 考点一 考点二 考点三 2 多选 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 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 当摆球摆动稳定后 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 答案 解析 11 考点一 考点二 考点三 考点二数据处理与误差分析例2在探究单摆周期与摆长关系的实验中 1 关于安装仪器及测量时的一些实验操作 下列说法中正确的是 a 用最小刻度为毫米的刻度尺测出摆线的长度 记为摆长lb 先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l 再将单摆悬挂在铁架台上c 使摆线偏离竖直方向某一角度 接近5 然后由静止释放摆球d 测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期 12 考点一 考点二 考点三 2 实验测得的数据如下表所示 13 考点一 考点二 考点三 请将测量数据标在图中 并在图中作出t2随l变化的关系图象 3 根据数据及图象可知单摆周期的二次方与摆长的关系是 4 根据图象 可求得当地的重力加速度为m s2 3 14 结果保留三位有效数字 14 考点一 考点二 考点三 解析 1 本实验中 应将摆球和摆线组成单摆之后再测量其摆长 摆长应为悬点到摆球球心的距离 故a b错误 测量单摆的周期时 应为相邻两次通过最低点并且通过最低点的速度方向相同 即单摆做一次全振动 这段时间才为一个周期 为了减小误差 须测量单摆的多个周期 然后再取平均值求出一个周期 故d错误 单摆在摆角小于5 时可认为做简谐运动 故c正确 2 通过描点 连线可得到单摆的t2 l图象 见答案图 近似为一条直线 3 通过作出的图象说明单摆周期的二次方和摆长成正比 15 考点一 考点二 考点三 答案 1 c 2 如图所示 3 成正比 4 9 86 16 考点一 考点二 考点三 2 l为等效摆长 是从悬点到摆球重心的距离 要区分摆长和摆线长 悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心 3 g为当地的重力加速度 17 考点一 考点二 考点三 考点三实验拓展与创新例3 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的操作如图甲 乙所示 测量方法正确的是 选填 甲 或 乙 18 考点一 考点二 考点三 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 在摆球运动的最低点的左 右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻 如图丙所示 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的变化图线如图丁所示 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 选填 变大 不变 或 变小 图丁中的 t将 选填 变大 不变 或 变小 答案 解析 19 2 1 1 2016 安徽合肥模拟 1 在用单摆测定当地的重力加速度的实验中 除带横杆的铁架台 铁夹 停表 游标卡尺 刻度尺之外 还必须选用的器材 正确的一组是 a 约1m的不可伸长的细线 半径约1cm的小铁球b 约0 1m的不可伸长的细线 半径约1cm的小铁球c 约0 1m的不可伸长的细线 半径约1cm的小塑料球d 约1m的不可伸长的细线 半径约1cm的小塑料球 2 测量小球直径时游标卡尺如图甲所示 读数为cm 20 2 1 3 某同学在处理数据的步骤中 以为纵坐标 以周期t为横坐标 作出如图乙所示的图象 已知该图线的斜率为k 0 500 则重力加速度为m s2 结果保留三位有效数字 3 14 答案 解析 21 2 1 2 某同学在用单摆测定重力加速度的实验中进行了如下的操作 1 用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示 可读出摆球的直径为cm 把摆球用细线悬挂在铁架台上 测量摆线长 通过计算得到摆长l 22 2 1 2 用停表测量单摆的周期 当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为1 单摆每经过最低点计一次数 当数到n 60时停表的示数如图乙所示 该单摆的周期是t s 结果保留三位