2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十四 探究單擺運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度課件.ppt

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實(shí)驗(yàn)十四 探究單擺運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定重力加速度 1 實(shí)驗(yàn)原理 單擺的 和 就可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭 2 實(shí)驗(yàn)器材單擺 游標(biāo)卡尺 毫米刻度尺 停表 T2 4 2l 擺長(zhǎng)l 振動(dòng)周期T 3 實(shí)驗(yàn)步驟 1 做單擺 取約1m長(zhǎng)的細(xì)絲線穿過(guò)帶中心孔的小鋼球 并打一個(gè)比小孔大一些的結(jié) 然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上 讓擺球自然下垂 如圖S14 1所示 圖S14 1 2 測(cè)擺長(zhǎng) 用毫米刻度尺量出擺線長(zhǎng)L 精確到毫米 用游 標(biāo)卡尺測(cè)出小球直徑D 則單擺的擺長(zhǎng)l L D2 3 測(cè)周期 將單擺從平衡位置拉開(kāi)一個(gè)角度 小于5 然后釋放小球 記下單擺擺動(dòng)30 50次的總時(shí)間 算出平均每擺動(dòng)一次的時(shí)間 即為單擺的振動(dòng)周期 4 改變擺長(zhǎng) 重做幾次實(shí)驗(yàn) 4 數(shù)據(jù)處理 2 圖象法 畫(huà)l T2圖象 如圖S14 2所示 圖S14 2 5 注意事項(xiàng) 1 懸線頂端不能晃動(dòng) 需用夾子夾住 保證懸點(diǎn)固定 2 單擺必須在同一平面內(nèi)振動(dòng) 且擺角小于5 3 選擇在擺球擺到平衡位置處時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng) 的次數(shù) 4 小球自然下垂時(shí) 用毫米刻度尺量出懸線長(zhǎng)L 用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑 然后算出擺球的半徑r 則擺長(zhǎng)l L r 5 選用一米左右的細(xì)線 考點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)原理及操作 測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?如圖S14 3甲所示 將細(xì)線的上端固定在鐵架臺(tái)上 下端系一小鋼球 就做成了單擺 甲 乙 圖S14 3 1 用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑 示數(shù)如圖乙所示 讀數(shù)為 mm 2 以下是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的一些做法 其中正確的有 a 擺線要選擇細(xì)些的 伸縮性小些的 并且盡可能長(zhǎng)一些b 擺球盡量選擇質(zhì)量大些 體積小些的c 為了使擺的周期大一些 以方便測(cè)量 開(kāi)始時(shí)拉開(kāi)擺球 使擺線相距平衡位置有較大的角度d 拉開(kāi)擺球 使擺線偏離平衡位置不大于5 在釋放擺球的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 當(dāng)擺球回到開(kāi)始位置時(shí)停止計(jì)時(shí) 此時(shí)間間隔 t即為單擺周期Te 拉開(kāi)擺球 使擺線偏離平衡位置不大于5 釋放擺球 當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后 從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 記下擺球做50次全 振動(dòng)所用的時(shí)間 t 則單擺周期T t50 答案 1 18 7 2 abe 方法技巧 1 為減小計(jì)時(shí)誤差 開(kāi)始計(jì)時(shí)的位置應(yīng)選在平 衡位置 2 要測(cè)多次全振動(dòng)的時(shí)間來(lái)計(jì)算周期 如在擺球過(guò)平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表同時(shí)數(shù)零 以后擺球每過(guò)一次平衡位置記一個(gè)數(shù) 考點(diǎn)2 數(shù)據(jù)處理 典題2 2015年北京卷 用單擺測(cè)定重力加速度 的實(shí)驗(yàn)裝置如圖S14 4所示 圖S14 4 1 測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離 擺長(zhǎng) l及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t 則重力加速度g 用l n t表示 2 下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 并做了部分計(jì)算處 理 請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T s g m s2 3 用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T2 l圖象 也可以求出重力加速度g 已知三位同學(xué)作出的T2 l圖線的示意圖如圖S14 5中的a b c所示 其中a和b平行 b和c都過(guò)原點(diǎn) 圖線b對(duì)應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?則相對(duì)于圖線b 下列分析正確的是 填選項(xiàng)前的字母 圖S14 5 A 出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記 為擺長(zhǎng)l B 出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次C 圖線c對(duì)應(yīng)的g值小于圖線b對(duì)應(yīng)的g值 49次全振動(dòng)記為50次 則周期T變小 選項(xiàng)B正確 由 則k變小 重力加速度g變大 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 0 出現(xiàn)圖線a的原因是計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)過(guò)短 誤將懸點(diǎn)O到小球上端的距離記為擺長(zhǎng) 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 對(duì)于圖線c 其斜率k變小T2l 4 2g k得g 4 2k 了 根據(jù)k 可能是T變小了或l變大了 選項(xiàng)B中誤將 本實(shí)驗(yàn)常見(jiàn)的創(chuàng)新方法就是如果擺長(zhǎng)不能精確測(cè)量的話 比如擺長(zhǎng)很長(zhǎng)或懸掛的重物的重心不確定 我們可以利用改變擺長(zhǎng)的方法 測(cè)出兩次擺長(zhǎng)的差和兩次分別擺動(dòng)的周期 根據(jù)單擺公式聯(lián)立方程組求解 典題3 2017年湖南衡陽(yáng)八中高三質(zhì)檢 甲同學(xué)想在家里做用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn) 但沒(méi)有合適的擺球 他找到了一塊大小為3cm3左右 外形不規(guī)則的大理石塊代替小球 他設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是 A 將石塊用細(xì)線系好 結(jié)點(diǎn)為M 將細(xì)線的上端固定于O點(diǎn) 如圖S14 6所示 B 用刻度尺測(cè)量OM間細(xì)線的長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)C 將石塊拉開(kāi)一個(gè)大約 30 的角度 然后由靜止釋放D 從擺球擺到最高點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 測(cè)出30次全振動(dòng)的總時(shí) 間t 由T t30 得出周期 1 該同學(xué)在以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的是 2 若該同學(xué)用OM的長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng) 這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測(cè)量值比真實(shí)值 填 偏大 或 偏小 3 如果該同學(xué)改正了錯(cuò)誤 改變OM間細(xì)線的長(zhǎng)度做了2次實(shí)驗(yàn) 記下每次相應(yīng)的線長(zhǎng)度l1 l2和周期T1 T2 則由上述四個(gè)量得到重力加速度g的表達(dá)式是 圖S14 6 解析 1 該同學(xué)在以上實(shí)驗(yàn)步驟中有錯(cuò)誤的是BCD B中 擺長(zhǎng)應(yīng)是從懸點(diǎn)到大理石塊的質(zhì)心的距離 C中 單擺的擺角太大 將不能看做是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 單擺周期公式失效 不能測(cè)定g D中 測(cè)量時(shí)間應(yīng)從單擺擺到最低點(diǎn)開(kāi)始 因?yàn)樽畹臀恢脭[球速度最大 相同的視覺(jué)距離誤差引起的時(shí)間誤差較小 則周期測(cè)量比較準(zhǔn)確 OM的長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng) 擺長(zhǎng)偏小 根據(jù)上述表達(dá)式得知 g的測(cè)量值偏小