【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理振动与波选修3-4-1-3.ppt

1、一、实验目的 1学会用单摆测定当地的重力加速度 2能正确熟练地使用停表 二、实验原理,第3单元探究单摆的运动用单摆测定重力加速度,三、实验器材 带孔小钢球一个，细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、停表、游标卡尺、带铁夹的铁架台 四、实验步骤 1做单摆 取约1 m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,2测摆长 3测周期 将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5)，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

2、数值的平均值 4改变摆长，重做几次实验,五、数据处理 方法二：图象法,六、误差分析 1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振动以及测量哪段长度作为摆长等只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度 2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，并采用倒计时计数的方法，即4,3,2,1,0,1,2，在数“零”的同时按下停表开始计时不能多计或漏计振动次数为了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值,七、注意事项 1选择材料时应选择细、

3、轻而无弹性的线，长度一般在1 m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2 cm. 2单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，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注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5.可通过估算振幅的办法掌握 4摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆 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，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标记以后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数“零”的同时按下停表，开始计时计数,类型一实验注意事项及误差分析 【例1】在用单摆测定重力加速度实验中，单摆的摆角应_，从摆

4、球经过_开始计时，测出n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺量出摆线长为L，用游标卡尺测出摆球直径为d. (1)用上述数据的符号写出测量重力加速度的一般表达式g_. (2)对该实验，有人提出以下几点建议，其中能够提高测量结果精确度的是() A适当加长摆线 B质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的,C单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D当摆球到达最高点时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期 【解析】当摆角5时，单摆的振动才可以认为是简谐运动；摆球经过平衡位置时速度大，用时少，计时误差小，并且平衡位置容易确定,类型二实验数据的处理 【例2】在探究单摆周期与摆长关系的实验

5、中， (1)关于安装仪器及测量时的一些实验操作，下列说法中正确的是() A用米尺测出摆线的长度，记为摆长l B先将摆球和摆线放在水平桌面上测量摆长l，再将单摆悬挂在铁架台上 C使摆线偏离竖直方向某一角度(接近5)，然后由静止释放摆球 D测出摆球两次通过最低点的时间间隔记为此单摆振动的周期,(2)实验测得的数据如下表所示： 请将测量数据标在图中，并在图中作出T2随l变化的关系图象,(3)根据数据及图象可知单摆周期的平方与摆长的关系是_ (4)根据图象，可求得当地的重力加速度为_m/s2.(结果保留3位有效数字) 【解析】(1)本实验中，应将摆球和摆线组成单摆之后再测量其摆长，摆长应为悬点到摆球球

6、心的距离，故A、B错误；测量单摆的周期时，应为相邻两次通过最低点并且通过最低点的速度方向相同，即单摆做一次全振动，这段时间才为一个周期，为了减小误差，须测量单摆的多个周期，然后再取平均值求出一个周期，故D错误；单摆在摆角接近5可认为做简谐运动，故C正确,(2)通过描点、连线可得到单摆的T2l图象，近似为一条直线 (3)通过作出的图象说明单摆周期的平方和摆长成正比 【答案】(1)C(2)见图(3)成正比(4)9.86 【方法总结】图象法是物理实验中处理数据的常用方法，应用时，一定要注意图象纵、横坐标的意义及截距、斜率的用途,类型三实验创新设计 【例3】(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，

7、两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”),(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图丙所示光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图丁所示，则该单摆的振动周期为_若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_(填“变大”、“不变”或“变小”)，图丁中的t将_(填“变大”、“不变”或“变小”),【解析】(1)由游标卡尺的使用方法知，乙图正确 (2)由图象可知，单摆半个周期的时间为 (t1t0)t1t0，所以单摆的