高考物理人教第12章第3讲探究单摆的运动用单摆测定重力加速度①知识研习

1、1实验目的 (1)探究单摆的运动 (2)学会用单摆测重力加速度,3实验器材 带孔1个、线绳1条(约1 m长)、毫米刻度尺、秒表、带铁夹的铁架台,小钢球,游标卡尺,(即时巩固解析为教师用书独有) 考点实验过程 1实验步骤 (1)做单摆 让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的结 把线的上端用铁夹固定在铁架台上并把铁架台放在实验桌边(如图所示)使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记,(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度，且满足摆角小于10，然后释放摆球，当单摆摆动稳定后，过平衡位置时用秒表开始计时，测量3050次全振动的时间计算出平均摆动一次的时间，即为单摆的

2、振动周期T. (4)改变摆长，重做几次实验,改变摆长测得数据填入下表：,根据上表中数据作出图线 (2)平均值法：每改变一次摆长，测量一组数据，计算一个g值多测几组，求g的平均值,3注意事项 (1)为减小误差，要从摆球过平衡位置时开始计时 (2)要测多次全振动的时间来计算周期 (3)构成单摆的条件：细线的质量要小，弹性要小，球要选用体积小、密度大的小球，摆角不能超过10. (4)要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆 (5)测摆长时应在把摆球吊起后静止时，从悬点起量到摆球的球心,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，球线是否符合要求，振动是圆锥摆还是

3、在同一竖直平面内的振动等 (2)偶然误差：主要来自时间的测量上因此，要从摆球通过平衡位置开始计时，不能多计或漏计振动次数 (3)减小偶然误差的方法：通常采用两种方法：多次测量求平均值；图象法,【案例1】(2008上海高考)在“用单摆测重力加速度”的实验中， (1)某同学的操作步骤为： a取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上 b用米尺量得细线长度l c在摆线偏离竖直方向5位置释放小球 d用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期Tt/n,按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比 _ (填“偏大”“相同”或“偏小”),若某同学在实验中得到了如图所示的图线，则图象中的横轴

4、表示_,【解析】(1)单摆摆长为摆线长度与小球半径之和，因该同学将偏小的摆长代入公式计算，所得重力加速度的测量值偏小于实际值 (2)为验证该关系式，需要测量单摆在任意摆角时的周期T，根据公式与图象的函数关系式可推导得到摆角0时横轴的截距为T0. 【答案】(1)偏小(2)T(或t、n)、T,(1)如果已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，那么单摆摆长是_如果测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示，那么秒表读数是_s单摆的摆动周期是_s.,(2)如果测得的g值偏小，可能的原因是_(填写代号) A测摆长时，忘记了摆球的半径 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，秒表过早按下 D实验中误将39次全振动次数记为40次,(3)某同学在实验中，测量6种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下： 以l为横坐标，T2为纵坐标，作出T2l图线，并利用此图线求重力加速度,【答案】(1)87.40 cm75.21.88(2)A、B、C (3)如图所示9.86 m/s2 【误区警示】本题易出现的错误： (1)本题中测摆长时很容易将刻度尺的示数误认为摆长，而忽略了球的半径 (2)在