高考物理一輪復習 第十一章實驗12探究單擺的運動 用單擺測定重力加速度課件 新人教版（安徽 北京專版）

三、實驗器材三、實驗器材 帶孔小鋼球一個、細絲線一條帶孔小鋼球一個、細絲線一條(長約長約1 m)、毫米刻度、毫米刻度尺一把、秒表、游標卡尺、帶鐵夾的鐵架臺。尺一把、秒表、游標卡尺、帶鐵夾的鐵架臺。四、實驗步驟四、實驗步驟1做單擺做單擺 取約取約1 m長的細絲線穿過帶孔的小鋼球，并打一個比長的細絲線穿過帶孔的小鋼球，并打一個比 小孔大一些的結(jié)，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵小孔大一些的結(jié)，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵 架臺上，并把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面架臺上，并把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面 以外，讓擺球自然下垂。以外，讓擺球自然下垂。六、注意事項六、注意事項(1)選擇材料時應選擇細、輕又不易伸長的線，長度一般在選擇材料時應選擇細、輕又不易伸長的線，長度一般在1 m左右，小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，左右，小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過最好不超過2 cm。(2)單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象。夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的現(xiàn)象。(3)注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過10。可通過。可通過估算振幅的辦法掌握。估算振幅的辦法掌握。(4)擺球振動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形擺球振動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。成圓錐擺。(5)計算單擺的振動次數(shù)時，應從擺球通過最低位置時開始計算單擺的振動次數(shù)時，應從擺球通過最低位置時開始計時，為便于計時，可在擺球平衡位置的正下方作一標計時，為便于計時，可在擺球平衡位置的正下方作一標記。以后擺球每次從同一方向通過最低位置時進行計數(shù)，記。以后擺球每次從同一方向通過最低位置時進行計數(shù)，且在數(shù)且在數(shù)“零零”的同時按下秒表，開始計時計數(shù)。的同時按下秒表，開始計時計數(shù)。七、誤差分析七、誤差分析1系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求。即：懸點是主要來源于單擺模型本身是否符合要求。即：懸點是否固定，擺球是否可看做質(zhì)點，球、線是否符合要求，否固定，擺球是否可看做質(zhì)點，球、線是否符合要求，擺動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動以及測量哪擺動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動以及測量哪段長度作為擺長等。只要注意了上面這些問題，就可段長度作為擺長等。只要注意了上面這些問題，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠小于偶然誤差而達到忽略不計以使系統(tǒng)誤差減小到遠小于偶然誤差而達到忽略不計的程度。的程度。2偶然誤差偶然誤差主要來自時間主要來自時間(即單擺周期即單擺周期)的測量上。因此，要注意測的測量上。因此，要注意測準時間準時間(周期周期)。要從擺球通過平衡位置開始計時，并采。要從擺球通過平衡位置開始計時，并采用倒計時計數(shù)的方法，即用倒計時計數(shù)的方法，即4,3,2,1,0,1,2，在數(shù)在數(shù)“零零”的的同時按下秒表開始計時。不能多計或漏計振動次數(shù)。同時按下秒表開始計時。不能多計或漏計振動次數(shù)。為了減小偶然誤差，應進行多次測量后取平均值。為了減小偶然誤差，應進行多次測量后取平均值。例例1某同學在做某同學在做“利用單擺測重力加速度利用單擺測重力加速度”的實驗時，的實驗時，先測得擺線長為先測得擺線長為101.00 cm，擺球直徑為，擺球直徑為2.00 cm，然后用，然后用秒表記錄了單擺振動秒表記錄了單擺振動50次所用的時間為次所用的時間為101.5 s，則，則(1)他測得的重力加速度他測得的重力加速度g_m/s2。(2)他測得的他測得的g值偏小，可能的原因是值偏小，可能的原因是_。A測擺線長時擺線拉得過緊測擺線長時擺線拉得過緊B擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了線長度增加了C開始計時時，秒表過遲按下開始計時時，秒表過遲按下D實驗中誤將實驗中誤將49次全振動數(shù)為次全振動數(shù)為50次次(3)為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長l并測出并測出相應的周期相應的周期T，從而得出一組對應的，從而得出一組對應的l與與T的數(shù)據(jù)，再以的數(shù)據(jù)，再以l為橫坐標、為橫坐標、T2為縱坐標將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該為縱坐標將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該直線的斜率直線的斜率k。則重力加速度。則重力加速度g_。(用用k表示表示)例例2將一單擺裝置豎直懸掛于某一深度為將一單擺裝置豎直懸掛于某一深度為h(未知未知)且開且開口向下的小筒中口向下的小筒中(單擺的下部分露于筒外單擺的下部分露于筒外)，如圖實，如圖實122甲所示，將懸線拉離平衡位置一個小角度后由靜止釋甲所示，將懸線拉離平衡位置一個小角度后由靜止釋放，設單擺擺動過程中懸線不會碰到筒壁，如果本實驗放，設單擺擺動過程中懸線不會碰到筒壁，如果本實驗的長度測量工具只能測量出筒的下端口到擺球球心的距的長度測量工具只能測量出筒的下端口到擺球球心的距離離L，并通過改變，并通過改變L而測出對應的擺動周期而測出對應的擺動周期T，再以，再以T2為為縱軸、縱軸、L為橫軸作出函數(shù)關(guān)系圖像，那么就可以通過此圖為橫軸作出函數(shù)關(guān)系圖像，那么就可以通過此圖像得出小筒的深度像得出小筒的深度h和當?shù)氐闹亓铀俣群彤數(shù)氐闹亓铀俣萭。圖實圖實122(1)現(xiàn)有如下測量工具：現(xiàn)有如下測量工具：A.時鐘；時鐘；B.秒表；秒表；C.天平；天平；D.毫米毫米刻度尺。本實驗所需的測量工具有刻度尺。本實驗所需的測量工具有_；(2)如果實驗中所得到的如果實驗中所得到的T2L關(guān)系圖像如圖實關(guān)系圖像如圖實132乙所乙所示，那么真正的圖像應該是示，那么真正的圖像應該是a、b、c中的中的_；(3)由圖像可知，小筒的深度由圖像可知，小筒的深度h_m；當?shù)氐闹亓Γ划數(shù)氐闹亓铀俣燃铀俣萭_m/s2。(3)將將T20，L30 cm代入上式可得：代入上式可得：h30 cm0.3 m；將將T21.20，L0代入上式可求得：代入上式可求得：g2 m/s29.86 m/s2。答案答案(1)BD(2)a(3)0.39.86