实验十二探究单摆的运动

实验十二探究单摆的运动第一页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理一、实验目的用单摆测定重力加速度．第二页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理第三页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理三、实验器材长约1m的细线、带有小孔的稍重的金属球、带有铁夹的铁架台、毫米刻度尺、秒表、游标卡尺．第四页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理四、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，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．第五页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理第六页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理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，记下单摆摆动30次～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．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．第七页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理第八页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理图11－3－1第九页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理6．分析与比较将测得的重力加速度的值与当地的重力加速度比较，分析误差产生的原因．第十页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理五、实验中应注意的事项1．测周期的方法(1)开始计时位置：平衡位置，此处的速度大，参考位置易确定，最高点位置不确定，速度小，误差大．第十一页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理2．选材料时应选择细、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.3．单摆摆线的上端不可随意绕在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆球摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象．4．注意控制单摆摆动时摆线与竖直方向的夹角不超过10°，且摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆．第十二页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理图11－3－2第十三页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理六、实验误差的来源及分析1．本实验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，是单摆还是复摆，球、线是否符合要求，振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等．只要注意了上述这些方面，就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而可忽略不计的程度．第十四页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理2．本实验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，并采用倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次数．为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值．第十五页，共二十八页，2022年，8月28日基础知识梳理七、实验改进将单摆改为双线摆如图11－3－3所示，以防止单摆在摆动过程中形成圆锥摆．图11－3－3第十六页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析题型一游标卡尺的读数及g的求法例1在“用单摆测定重力加速度”的实验中图11－3－4第十七页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析(1)实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图11－3－4甲所示，该摆球的直径d＝________mm.(2)接着测量了摆线的长度为l0，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，则重力加速度的表达式为g＝________(用题目中的物理量表示)．第十八页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析【解析】

(1)从游标卡尺上读出摆球直径d＝14.15mm第十九页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析题型二对实验操作的考查例2在“用单摆测定重力加速度”的实验中，(1)测摆长时，若正确测出悬线长l和摆球直径d，则摆长为___________；(2)测周期时，当摆球经过________位置时开始计时并计数1次，测出经过该位置N次(约60～100次)的时间为t，则周期为________．第二十页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析此外，请你从下列器材中选用所需器材，再设计一个实验，粗略测出重力加速度g，并参照示例填写下表(示例的方法不能再用)．A．天平B．刻度尺C．弹簧测力计D．电磁打点计时器E．带夹子的重锤F．纸带G．导线若干H．铁架台I．低压交流电源J．低压直流电源K．小车L．螺旋测微器M．斜面(高度可调，粗糙程度均匀).第二十一页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析所选器材(只填器材序号)简述实验方法(不要求写出具体步骤)示例B、D、E、F、G、H、I安装仪器，接通电源，让纸带随重锤竖直下落．用刻度尺测出所需数据，处理数据，得出结果实验设计第二十二页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析【解析】本题考查用单摆测定重力加速度的原理，摆长和周期的测定、仪器的选取、方法步骤等．第二十三页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析第二十四页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析所选器材(只填器材序号)简述实验方法(不要求写出具体步骤)实验设计一A、C、E用弹簧测力计称出带夹子重锤的重力大小G，再用天平测出其质量m，则g＝G/m实验设计二B、D、F、G、I、K、M安装仪器，接通电源，让纸带随小车一起沿斜面下滑．用刻度尺测出所需数据．改变斜面高度再测一次．利用两次数据，由牛顿第二定律算出结果第二十五页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析题型三数据处理和误差分析例3(2008年高考天津卷)某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长图11－3－5第二十六页，共二十八页，2022年，8月28日高频考点例析L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L－T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图11－3－5所示．他采用恰当的数