8.2+实验九：用单摆测量重力加速度+课件+-2027届高考物理一轮复习

第38课时实验九:用单摆测量重力加速度学习目标:1.知道利用单摆测量重力加速度的原理。2.掌握利用单摆测量重力加速度的方法。

摆长l振动周期T游标卡尺停表3.实验过程(1)让细线的一端穿过金属小球的小孔,做成单摆。(2)把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,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,在单摆平衡位置处做上标记,如图所示。(3)用毫米刻度尺量出摆线长度l',用游标卡尺测出金属小球的直径,即得出金属小球半径r,计算出摆长l=

。

(4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过5°),然后放开金属小球,让金属小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成30~50次全振动所用的时间t,计算出单摆的振动周期T。(5)根据单摆周期公式,计算当地的重力加速度。(6)改变摆长,重做几次实验。l'+r

4π2k命题分析1.考操作:悬点、平衡位置、计时等。2.考运算:数据处理和误差分析。3.考创新:传感器、类单摆问题等。注意事项1.一般选用1

m左右的细线。2.悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定。3.应在小球自然下垂时用毫米刻度尺测量悬线长。4.单摆必须在同一平面内振动,且摆角小于5°。5.选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时,并数准全振动的次数。误差分析1.偶然误差原因:测量时间(单摆周期)及摆长时产生误差。减小:①多次测量求平均值。②计时从单摆经过平衡位置时开始。2.系统误差原因:主要来源于单摆模型本身。减小:①摆球要选体积小,密度大的。②最大摆角要小于5°。考点一教材原型实验典例1

小张同学用如图所示实验装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。

甲

乙(1)如图甲所示安装好实验装置后,先用刻度尺测量摆线长L,再用游标卡尺测量摆球直径d,其示数如图乙所示,则d=

mm;

18.9(2)为了减小测量误差,下列说法正确的是

(选填字母代号);

A.将钢球换成塑料球B.当摆球经过平衡位置时开始计时C.把摆球从平衡位置拉开一个很大的角度后释放D.记录一次全振动的时间作为周期,根据公式计算重力加速度g(3)若测得的重力加速度g值偏小,可能的原因是

(选填字母代号);

A.把悬点到摆球下端的长度记为摆长B.把摆线的长度记为摆长C.摆线上端未牢固地系于悬点,在振动过程中出现松动D.实验中误将摆球经过平衡位置49次记为50次BBC

大于

典例2

某同学在“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中:(1)用游标卡尺测小球的直径如图甲所示,其值为

cm,用停表记录了单摆全振动n次所用的时间如图乙所示,停表读数为

s。

2.07100.2(2)在测量过程中,下列操作合理的是

(选填下列选项前的序号)。

A.先测好摆长,再将单摆悬挂到铁架台上B.释放单摆时,摆角尽量大些,以便观察C.单摆摆动稳定后,摆球经过平衡位置时开始计时D.摆动过程中,若逐渐形成了圆锥摆,可以继续测量,不影响单摆周期C(3)为了减小实验误差,该同学决定用图像法处理数据,并通过改变摆线长,测得了多组摆线长L和对应的周期T,并用这些数据作出T2-L图像如图丙所示,并根据图线拟合得到方程T2=(4.04L+0.024)(s2)。由此可以得出当地的重力加速度g=

m/s2(取π2=9.86,计算结果保留三位有效数字)。

丙9.76

考点二拓展创新实验创新点要点解读实验器材的创新

1.根据光敏电阻的电阻值随光照强度变化的特点,利用自动记录仪记录电阻的变化特点;2.利用电阻变化图像分析周期创新点要点解读数据处理的创新

1.石块代替小球,无法测得具体摆长,只能测出悬点到石块顶端的长度当作“摆长”;2.T2-l图像不过坐标原点,但斜率的意义不变创新点要点解读实验设计的创新

1.将单摆设计成复摆;2.根据复摆的周期和半径的关系,利用图像斜率和截距分析数据典例3

滑板运动场地有一种常见的圆弧形轨道,其截面如图,某同学用一辆滑板车和手机估测轨道半径R(滑板车的长度远小于轨道半径)。主要实验过程如下:(1)用手机查得当地的重力加速度g。(2)找出轨道的最低点O,把滑板车从O点移开一小段距离至P点,由静止释放,用手机测出它完成n次全振动的时间t,算出滑板车做往复运动的周期T=

。

(3)将滑板车的运动视为简谐运动,则可将以上测量结果代入公式R=

(用t、g表示)计算出轨道半径。

典例4

在“用单摆测量重力加速度”的实验中,(1)若完成n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得的摆线长(悬点到摆球上端的距离)为L0,用刻度尺测得摆球的直径为d,用上述物理量的符号写出测重力加速度的一般表达式g=

。

(2)实验中某同学发现测得的重力加速度的值总是偏大,下列原因中可能的是

。A.实验室处在高山上,距离海面太高B.单摆所用的摆球质量太大C.实际测出n次全振动的时间t,误作为(n+1)次全振动的时间D.以摆线长作为摆长来计算

C(3)A同学测量出几组不同摆长L和周期T的数值,画出如图甲T2-L图像中的实线OM;B同学也进行了与A同学同样的实验,但实验后他发现测量摆长时忘了加上摆球的半径,则该同学做出的T2-L图像为

(填序号)。

(4)C