实验9：用单摆测量重力加速度的大小课件2027届高三物理一轮复习

第2讲实验9:用单摆测量重力加速度的大小强基础·教考衔接

5.注意事项(1)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定。(2)单摆必须在同一平面内振动。(3)在摆球摆到平衡位置处时开始计时,并数准全振动的次数。(4)小球自然下垂时,用刻度尺量出悬线长L,用游标卡尺测量小球的直径,然后算出小球的半径r,则摆长l=L+r。(5)选用1m左右、无弹性的细线。6.误差分析

类型产生原因减小方法偶然误差测量时间(单摆周期)及摆长时产生误差①多次测量再求平均值②从单摆经过平衡位置时开始计时系统误差主要来源于单摆模型本身①摆球要选体积小、密度大的②最大摆角要小,一般要小于5°×××√研考点·精准突破考点一教材原型实验典题1(2025海南卷)小组用如图所示单摆测量当地重力加速度。(1)用游标卡尺测得小球直径d=20mm,刻度尺测得摆线长l=79cm,则单摆摆长L=

cm(结果保留4位有效数字);

(2)拉动小球,使摆线伸直且与竖直方向的夹角为θ(θ<5°),无初速度地释放小球,小球经过

(选填“最高”或“最低”)点时,开始计时,记录小球做了30次全振动用时t=54.00s,则单摆周期T=

s,由此可得当地重力加速度g=

m/s2(结果保留3位有效数字,π2取10)。80.00最低1.89.88

典题2(2025安徽芜湖二模)同学们想利用单摆测定芜湖的重力加速度。(1)某同学在实验室里将一根不可伸长的细线的上端固定在铁架台横杆上,下端系一个小钢球,做成了单摆,如图甲所示。①用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图乙所示,读数为

mm。②通过实验测得重力加速度g=9.65m/s2,该同学通过查找资料发现,芜湖的重力加速度为9.79m/s2,实验值偏小,其原因可能是

。A.测量摆长时,将摆线长度误认为摆长B.摆球不在同一竖直平面内运动,而是做圆锥摆运动C.测出n次全振动时间为t,误作为(n+1)次全振动时间进行计算21.25A(2)另一位同学在家里找到了细线和铁锁,也制成了一个单摆悬挂于天花板上,如图丙所示。由于家里只有一把量程为0~20cm的刻度尺,不足以测量细线的长度。于是她通过调节合适的摆线长度,让铁锁自然悬垂时,铁锁下端到地面间的距离小于刻度尺量程,并用刻度尺测量铁锁下端到地面的高度h,让铁锁做小幅度摆动,测得50次全振动所用时间t,改变摆线长度,测量多组h与t的值。在坐标纸上描点连线作图,如图丁所示。根据图像,可求得当地重力加速度g=

m/s2。(结果保留3位有效数字,π取3.14)

9.86

考点二实验的改进与创新考向一实验器材的创新典题3

[一题多变](2025广东深圳二模)(1)用单摆测量重力加速度,图甲所示的各项实验操作中合理的是

。A.采用如图甲中a所示的悬挂方式B.如图甲中b,在小球摆到最高点时开始计时C.如图甲中c,用竖直放置的直尺和直角板测量球心到悬点间距离,作为摆长C(2)采用如图乙所示的实验装置继续探究,取一根细线从金属戒指中穿过,两端悬于细杆上。实验步骤如下:①用刻度尺测得两个悬点距离为x,两悬点间细线总长为s;②轻敲戒指使之在垂直于纸面的竖直平面内摆动,摆角小于5°;③记录摆动30个全振动的总时间,计算周期数值。多次测量,得到周期的平均值T;

B16.0C⑥改变细线长度,多次重复上述实验步骤;⑦将数据绘制成T2-L图像,如图所示,请将图中数据点进行拟合;⑧经计算得到重力加速度的测量值为

m/s2。(π2取9.87,结果保留3位有效数字)

9.87

考向二实验思路的创新典题4(2025浙江6月选考)在用单摆测重力加速度的实验中,(1)如图(1)所示,可在单摆悬点处安装力传感器,也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感器,获得传感器读取的力与时间的关系图像,如图(2)所示,则单摆的周期为

s(结果保留3位有效数字)。乙同学利用光电门,从小钢球第1次遮光开始计时,记下第n次遮光的时刻t,则单摆的周期为T=

;

1.31

(2)丙同学发现小钢球已变形,为减小测量误差,他改变摆线长度l,测出对应的周期T,作出相应的l-T2关系图线,如图(3)所示。由此算出图线的斜率k和截距b,则重力加速度g=

,小钢球重心到摆线下端的高度差h=

;(结果均用k、b表示)

(3)丁同学用3D打印技术制作了一个圆心角等于5°、半径已知的圆弧槽,如图(