2019版高考物理一輪復習 實驗十四 探究單擺運動、用單擺測定重力加速度課件.ppt

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實驗十四 探究單擺運動 用單擺測定重力加速度 1 實驗原理 單擺的 和 就可求出當?shù)氐闹亓铀俣萭 2 實驗器材單擺 游標卡尺 毫米刻度尺 停表 T2 4 2l 擺長l 振動周期T 3 實驗步驟 1 做單擺 取約1m長的細絲線穿過帶中心孔的小鋼球 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架臺上 讓擺球自然下垂 如圖S14 1所示 圖S14 1 2 測擺長 用毫米刻度尺量出擺線長L 精確到毫米 用游 標卡尺測出小球直徑D 則單擺的擺長l L D2 3 測周期 將單擺從平衡位置拉開一個角度 小于5 然后釋放小球 記下單擺擺動30 50次的總時間 算出平均每擺動一次的時間 即為單擺的振動周期 4 改變擺長 重做幾次實驗 4 數(shù)據(jù)處理 2 圖象法 畫l T2圖象 如圖S14 2所示 圖S14 2 5 注意事項 1 懸線頂端不能晃動 需用夾子夾住 保證懸點固定 2 單擺必須在同一平面內(nèi)振動 且擺角小于5 3 選擇在擺球擺到平衡位置處時開始計時 并數(shù)準全振動 的次數(shù) 4 小球自然下垂時 用毫米刻度尺量出懸線長L 用游標卡尺測量小球的直徑 然后算出擺球的半徑r 則擺長l L r 5 選用一米左右的細線 考點1 實驗原理及操作 測量當?shù)氐闹亓铀俣?如圖S14 3甲所示 將細線的上端固定在鐵架臺上 下端系一小鋼球 就做成了單擺 甲 乙 圖S14 3 1 用游標卡尺測量小鋼球直徑 示數(shù)如圖乙所示 讀數(shù)為 mm 2 以下是實驗過程中的一些做法 其中正確的有 a 擺線要選擇細些的 伸縮性小些的 并且盡可能長一些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 以方便測量 開始時拉開擺球 使擺線相距平衡位置有較大的角度d 拉開擺球 使擺線偏離平衡位置不大于5 在釋放擺球的同時開始計時 當擺球回到開始位置時停止計時 此時間間隔 t即為單擺周期Te 拉開擺球 使擺線偏離平衡位置不大于5 釋放擺球 當擺球振動穩(wěn)定后 從平衡位置開始計時 記下擺球做50次全 振動所用的時間 t 則單擺周期T t50 答案 1 18 7 2 abe 方法技巧 1 為減小計時誤差 開始計時的位置應選在平 衡位置 2 要測多次全振動的時間來計算周期 如在擺球過平衡位置時啟動秒表同時數(shù)零 以后擺球每過一次平衡位置記一個數(shù) 考點2 數(shù)據(jù)處理 典題2 2015年北京卷 用單擺測定重力加速度 的實驗裝置如圖S14 4所示 圖S14 4 1 測出懸點O到小球球心的距離 擺長 l及單擺完成n次全振動所用的時間t 則重力加速度g 用l n t表示 2 下表是某同學記錄的3組實驗數(shù)據(jù) 并做了部分計算處 理 請計算出第3組實驗中的T s g m s2 3 用多組實驗數(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都過原點 圖線b對應的g值最接近當?shù)刂亓铀俣鹊闹?則相對于圖線b 下列分析正確的是 填選項前的字母 圖S14 5 A 出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記 為擺長l B 出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動記為50次C 圖線c對應的g值小于圖線b對應的g值 49次全振動記為50次 則周期T變小 選項B正確 由 則k變小 重力加速度g變大 選項C錯誤 0 出現(xiàn)圖線a的原因是計算擺長時過短 誤將懸點O到小球上端的距離記為擺長 選項A錯誤 對于圖線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B中誤將 本實驗常見的創(chuàng)新方法就是如果擺長不能精確測量的話 比如擺長很長或懸掛的重物的重心不確定 我們可以利用改變擺長的方法 測出兩次擺長的差和兩次分別擺動的周期 根據(jù)單擺公式聯(lián)立方程組求解 典題3 2017年湖南衡陽八中高三質(zhì)檢 甲同學想在家里做用單擺測定重力加速度的實驗 但沒有合適的擺球 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)計的實驗步驟是 A 將石塊用細線系好 結(jié)點為M 將細線的上端固定于O點 如圖S14 6所示 B 用刻度尺測量OM間細線的長度作為擺長C 將石塊拉開一個大約 30 的角度 然后由靜止釋放D 從擺球擺到最高點時開始計時 測出30次全振動的總時 間t 由T t30 得出周期 1 該同學在以上實驗步驟中有錯誤的是 2 若該同學用OM的長度作為擺長 這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實值 填 偏大 或 偏小 3 如果該同學改正了錯誤 改變OM間細線的長度做了2次實驗 記下每次相應的線長度l1 l2和周期T1 T2 則由上述四個量得到重力加速度g的表達式是 圖S14 6 解析 1 該同學在以上實驗步驟中有錯誤的是BCD B中 擺長應是從懸點到大理石塊的質(zhì)心的距離 C中 單擺的擺角太大 將不能看做是簡諧運動 單擺周期公式失效 不能測定g D中 測量時間應從單擺擺到最低點開始 因為最低位置擺球速度最大 相同的視覺距離誤差引起的時間誤差較小 則周期測量比較準確 OM的長度作為擺長 擺長偏小 根據(jù)上述表達式得知 g的測量值偏小