实验9　用单摆测定重力加速度-2027版高考物理一轮复习

物理实验9用单摆测定重力加速度目录12基础自主落实课前

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三、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=l'+r。4.把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(小于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。

五、误差分析(1)本实验的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,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内的摆动以及测量哪段长度作为摆长等。(2)本实验的偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。六、注意事项(1)选择材料时应选择细、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。(2)单摆悬线的上端不可随意卷在铁架台的杆上,应夹紧在铁夹中,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。(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摆动,且摆角小于5°。(5)计算单摆的振动次数时,应从摆球通过最低位置时开始计时,摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数,且在数“零”的同时按下秒表,开始计时计数。要测n次全振动的时间t,然后通过计算求出它的周期的测量值。易错辨析(1)摆线尽量细些、长些、伸缩性大些。(

)(2)体积相同、质量不同的摆球,应选用质量较大的。(

)(3)为了便于计算单摆的周期,用秒表测量摆球完成全振动的次数要尽可能少些。(

)×√×考点一教材原型实验能力探究突破课中

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C(2)为了利用单摆较准确地测出重力加速度,应当选用的器材有

。A.长度为10cm左右的细绳B.长度为100cm左右的细绳C.直径为1.8cm的钢球D.直径为1.8cm的木球E.最小刻度为1mm的刻度尺F.秒表、铁架台BCEF(3)进行以下必要的实验操作,请将横线部分内容补充完整。①测量单摆的摆长,即测量从摆线的悬点到

的距离;

②把此单摆从平衡位置拉开一个小角度(小于5°)后释放,使摆球在竖直面内摆动,测量单摆全振动30次(或50次)的时间,求出一次全振动的时间,即单摆振动的周期;③适当改变摆长,测量几次,并记录相应的摆长和周期;④根据测量数据画出图像,并根据单摆的周期公式,由图像计算重力加速度。摆球球心(4)该同学分别在北京和厦门两地做了此实验,比较准确地探究了单摆的周期T与摆长l的关系,然后将这两组实验数据绘制成T2-l图像,如图所示,在北京测得的实验结果对应的图线是

(选填“A”或“B”)。

B

角度二数据处理与误差分析例2

利用单摆可以测量当地的重力加速度。如图甲所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小球,制成单摆。(1)用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图乙所示,读数为

cm。

甲乙1.86(2)以下是实验过程中的一些做法,其中正确的是

。

A.摆线要选择较细、伸缩性小些的,并且线尽可能短一些B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的C.为了使摆的周期大一些,以方便测量,摆线相对平衡位置的偏角越大越好D.用刻度尺测量摆线的长度,就是单摆的摆长(3)悬挂后,用刻度尺测量摆长L1,将小球拉离平衡位置一个小角度(小于5°),由静止释放小球,稳定后小球在某次经过平衡位置时开始计时,经过50个全振动时停止计时,测量结果如图所示,则通过测量和计算可得出单摆周期T=

s。

B2.6(4)实验中改变摆长L获得多组实验数据,正确操作后作出的T2-L图像为图中②图线。某同学误将悬点到小球下端的距离记为摆长L,其他实验步骤均正确,作出的图线应当是图中的

(选填“①”“③”或“④”),利用该图线求得的重力加速度

(选填“大于”“等于”或“小于”)利用图线②求得的重力加速度。

③等于

考点二创新拓展实验角度

实验器材、数据获取、探究目的等方面的创新例3(2024湖北卷改编)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案,所用器材有:2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。具体步骤如下:①将弹簧竖直悬挂在固定支架上,弹簧下面挂上装有遮光片的托盘,在托盘内放入一个砝码,如图(a)所示。