2027届新高考物理热点精准复习+用单摆测量重力加速度的大小

2027届新高考物理热点精准复习用单摆测量重力加速度的大小要点梳理

方法二:图像法

6.误差分析(1)本实验的系统误差主要来源于单摆模型本身,即悬点固定,小球质量大、体积小,细线轻质非弹性,振动是在同一竖直平面内的振动,这些要求是否符合。(2)本实验的偶然误差主要来自时间的测量和摆线长度的测量,因此,要从摆球通过平衡位置时开始计时,不能多计或漏计摆球全振动次数。使用刻度尺测量摆线长度时,要多次测量取平均值以减小误差。(3)利用图像法处理数据具有形象、直观的特点,同时也能减小实验误差。利用图像法分析处理时要特别注意图像的斜率及截距的物理意义。7.注意事项(1)摆动时力求支架处于稳定状态,摆线的悬挂端不应随意乱绕,应呈“点”悬状态。(2)测量单摆的摆长时,应使摆球处于自由下垂状态,用刻度尺测出摆线的长度,再用游标卡尺测出摆球的直径,然后算出摆长(精确到毫米位)。(3)实验所用的单摆应符合理论要求,即线要细、轻、不可伸长,摆球要体积小、质量大(密度大),并且偏角不超过5°。摆球释放后,应力求使摆球在同一个竖直平面内摆动(不要形成圆锥摆),然后再测量单摆的周期。方法指导一、教材原型实验考向1

实验原理与操作典例1

(2024浙江Z20名校联盟高三模拟)某实验小组“用单摆测量重力加速度”。(1)下列悬挂单摆的装置中,最合理的是

。

D(2)用秒表记录单摆完成30次全振动所用时间,如图甲所示,其读数为

s。

甲52.0

C(4)另一组同学测出了摆线长度L和摆动周期T,如图乙所示。通过改变悬线长度L,测出对应的摆动周期T,获得多组T与L,再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图丙所示。由图丙可知,当地重力加速度g=

m/s2。(结果用含π的表达式)

π2

考向2

数据处理与误差分析典例2

某同学用单摆测量重力加速度。(1)为了减少测量误差,下列做法正确的是

。

A.单摆的振幅越大越好B.摆球质量大些、体积小些C.摆线尽量细些、长些且无弹性D.计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处BC(2)改变摆长,多次测量,得到周期二次方与摆长的关系图像如图所示,所得结果与当地重力加速度值相符,但发现其延长线没有过原点,其原因可能是

。

A.测周期时多数了一个周期B.测周期时少数了一个周期C.测摆长时直接将摆线的长度作为摆长D.将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长C

二、创新实验方案考向1

测量方式的创新典例1

某同学利用双线摆和光传感器测量当地的重力加速度,如图甲所示,A为激光笔,B为光传感器。实验过程如下:(1)用20分度的游标卡尺测量小球的直径,如图乙所示,则小球的直径d=

mm。

20.45(2)①测出两悬点(两悬点位于同一水平高度)间的距离s和摆线长l(两摆线等长)。②在垂直于纸面的竖直平面内,将摆球偏离一个较小角度由静止释放,同时启动光传感器,得到光照强度随时间变化的图像如图丙所示,则双线摆摆动的周期T=

。

2Δt(3)根据上述数据可得当地重力加速度g=

(用T、d、l、s表示),若小球经过最低点时,球心位置比激光光线高度高些,则重力加速度的测量值与真实值相比

。(选填“偏大”“偏小”或“不变”)

(4)该双线摆装置测重力加速度较传统的单摆实验有何优点?

。(回答一点即可)

不变

可使小球更好地在同一平面内摆动

考向2

实验原理的创新典例2

(2024黑吉辽卷)图(a)为一套半圆拱形七色彩虹积木示意图,不同颜色的积木直径不同。某同学通过实验探究这套积木小幅摆动时周期T与外径D之间的关系。(1)用刻度尺测量不同颜色积木的外径D,其中对蓝色积木的某次测量如图(b)所示,从图中读出D=

cm。

7.55(2)将一块积木静置于硬质水平桌面上,设置积木左端平衡位置的参考点O,将积木的右端按下后释放,如图(c)所示。当积木左端某次与O点等高时记为第0次并开始计时,第20次时停止计时,这一过程中积木摆动了

个周期。

10(3)换用其他积木重复上述操作,测得多组数据。为了探究T与D之间的函数关系,可用它们的自然对数作为横、纵坐标绘制图像进行研究,数据如下表所示:颜色红橙黄绿青蓝紫lnD2.93922.78812.59532.48492.197…1.792lnT-0.45-0.53-0.56-0.65-0.78-0.92-1.02

(4)请写出一条提高该实验精度的改进措施: