优化探究高考物理一轮复习 12.3实验 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度课件.ppt

1 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 第3单元实验 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 实验基础夯实 3 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 3 测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度 小于10 然后释放小球 记下单摆做30次 50次全振动的总时间 算出平均每一次全振动的时间 即为单摆的振动周期 反复测量三次 再算出测得周期数值的平均值 4 改变摆长 重做几次实验 3 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 4 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 典例1 2012年高考天津卷 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 实验原理与操作 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 结果如图所示 则该摆球的直径为 mm 单摆摆长为 m 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 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 自主解答 1 橡皮的作用是使摆线摆动过程中悬点位置不变 从而保障摆长一定 同时又便于调节摆长 选项ac说法正确 2 根据游标卡尺读数规则可得摆球直径为d 12mm 0 1mm 0 12 0mm 则单摆摆长为l0 l d 2 0 9930m 注意统一单位 3 单摆摆角不超过5 且计时位置应从最低点 即速度最大位置 开始 故选项a的操作符合要求 答案 1 ac 2 12 00 9930 3 a 典例2 2011年高考福建卷 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 小组成员在实验过程中有如下说法 其中正确的是 填选项前的字母 a 把单摆从平衡位置拉开30 的摆角 并在释放摆球的同时开始计时c 用悬线的长度加摆球的直径作为摆长 代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大d 选择密度较小的摆球 测得的重力加速度值误差较小 数据处理与误差分析 答案 1 0 97 0 96 0 98均可 2 c 典例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如图甲 乙所示 测量方法正确的是 选填 甲 或 乙 实验创新设计 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变化图线如图丁所示 则该单摆的振动周期为 若保持