高考物理总复习 实验十二 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度课件.ppt

实验十二探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 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 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 并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 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 摆球振动时 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 为便于计时 可在摆球平衡位置的正下方作一标记 以后摆球每次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 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 摆球是否可看做质点 球 线是否符合要求 摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振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达到忽略不计的程度 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 不能多计或漏计振动次数 为了减小偶然误差 应进行多次测量后取平均值 考点一实验原理与操作 图实 2 1 用游标卡尺测量小钢球直径 示数如图实 3所示 读数为 mm 图实 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t 解析 1 按照游标卡尺的读数原则得小钢球直径为18mm 6 0 1mm 18 6mm 2 单摆的构成条件 细线质量要小 弹性要小 球要选体积小 密度大的 偏角不超过5 故a b正确 c错误 为了减小测量误差 要从摆球摆过平衡位置时计时 且需测量多次全振动所用时间 然后计算出一次全振动所用的时间 故d错误 e正确 答案 1 18 6 2 abe 2012 上海高考 在 利用单摆测重力加速度 的实验中 考点二数据处理与误差分析 图实 4 1 某同学尝试用dis测量周期 如图实 4所示 用一个磁性小球代替原先的摆球 在单摆下方放置一个磁传感器 其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方 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后 分别取l和t的对数 所得到的lgt lgl图线为 选填 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 由此得到该地的重力加速度g 实验的改进与创新 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实 5甲 乙所示 测量方法正确的是 选填 甲 或 乙 图实 5 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 如图实 6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变化图线如图实 6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 变小 图乙中的 t将 填 变大 不变 或 变小 图实 6 答案 1 乙 2 2t0变大变大 随堂演练 1 2014 安庆市二模 在做用单摆测当地重力加速度的实验中 某同学组装好单摆后 摆球自然悬垂 用毫米刻度尺测出悬点到摆球的最低端的距离l 0 9880m 再用游标卡尺测量摆球直径 结果如图实 7所示 则摆球的直径为 mm 单摆摆长为 m 为减小实验误差 该同学在测量摆球振动周期时应从摆球经过 填 最低点 或 最高点 位置时开始计时 图实 7 答案13 400 9813最低点 2 某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中 图实 8 1 用游标卡尺测定摆球的直径 测量结果如图实 8所示 则该摆球的直径为 cm 答案 1 0 96 2 c 3 2014 石家庄模拟 小庆同学利用单摆测重力加速度 他用分度值为毫米的直尺测得摆线长为89 40cm 用游标卡尺测得摆球直径如图实 9甲所示 读数为 则该单摆的摆长为 cm 用停表记录单摆做30次全振动所用的时间如图乙所示 则停表读数为 s 如果测得的g值偏大 可能的原因是 填序号 图实 9 a 计算摆长时用的是摆球的直径b 开始计时时 停表晚按下c 摆线上端未牢固系于悬点 振动中出现松动 使摆线长度增加d 实验中误将30次全振动记为31次答案2 050cm90 42557 0abd 4 2014 台州模拟 某课外兴趣小组拟用如图实 10甲所示的装置研究滑块的运动情况 所用实验器材有滑块 钩码 纸带 米尺 秒表 带滑轮的木板以及由漏斗和细线组成的单摆等 实验时滑块在钩码的作用下拖动纸带做匀加速直线运动 同时单摆沿垂直于纸带运动的方向摆动 漏斗漏出的有色液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置 如图实 10乙所示 1 在乙图中 测得ab间距离为10 0cm bc间距离为15 0cm 若漏斗完成72次全振动的时间如图丙所示 则漏斗的振动周期为 s 用这种方法测得此滑块的加速度为 m s2 结果均保留两位有效数字 2 用该方法测量滑块加速度的误差的主要来源有 写出一种原因即可 图实 10 答案 1 0 500 20 2 漏斗的重心发生变化 或液体的痕迹偏粗 阻力变化等 2 在该实验中 如果摆球质量分布不均匀 于是某同学设计了下面一种计算方法 第一次测量悬线长为l1 测得周期为t1 第二次测量悬线长为l2 测得周期为t2 由此可推算出重力加速度g 6 2012 天津高考改编 某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素 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 如图实 11所示 这样做的目的是 选填字母代号 图实 11 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 使摆长不可调节d 保证摆球在同一竖直平面内摆动 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l 0 9990m 再用游标卡尺测量摆球直径 结果如图实 12所示 则该摆球的直径为 mm 单摆摆长为 m 图实 12 3 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