新课标高考物理一轮复习实验14探究单摆的运动用单摆测定重力加速度.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,实验,14,探究单摆的运动,用单摆测定重力加速度,-,2,-,一、实验目的,1,.,会用单摆测定重力加速度。,2,.,会使用停表。,二、实验原理,三、实验器材,带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线,(,约,1,m,),、停表、刻度尺和游标卡尺。,-,3,-,四、实验步骤,-,4,-,五、数据处理,1,.,公式法,将几次测得的周期,T,和摆长,l,分别代入关系式,g=,算出各组数据对应的重力加速度,g,的值,再算出,g,的平均值,即为当地的重力加速度的值。,2,.,图象法,-,5,-,六、注意事项,1,.,实验所用的单摆应符合理论要求,即线要细、轻、不易伸长,摆球要体积小、质量大,(,密度大,),。,2,.,单摆悬线上端要固定,即用铁夹夹紧,以免摆球摆动时摆线长度不稳定。,3,.,测量单摆周期时,应从摆球经过平衡位置,(,即最低点,),时开始计时,以后摆球从同一方向通过平衡位置时进行计数,且在数,“,零,”,的同时按下停表,开始计时、计数。,4,.,摆动时,要使之保持在同一个运动平面内,且偏角小于,5,不要形成圆锥摆。,-,6,-,证明单摆的运动为简谐运动。,-,7,-,考点一,考点二,考点三,实验原理与操作,例,1,根据单摆周期公式,T=2,可以通过实验测量出当地的重力加速度。如图所示,将细线的上端固定在铁架台上,下端系一小钢球,就做成了单摆。,-,8,-,考点一,考点二,考点三,(1),用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图乙所示,读数为,mm,。,-,9,-,考点一,考点二,考点三,(2)(,多选,),以下是实验过程中的一些做法,其中正确的有,。,A.,摆线要选择细些的、伸缩性小些的,并且尽可能长一些,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,开始时拉开摆球,使摆线相距平衡位置有较大的角度,D.,拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于,5,在释放摆球的同时开始计时,当摆球回到开始位置时停止计时,时间间隔,t,即为单摆周期,T,E.,拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于,5,释放摆球,当摆球摆动稳定后,从平衡位置开始计时,记下摆球做,50,次全振动所用的时间,t,则单摆周期,T=,答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,-,10,-,考点一,考点二,考点三,规律总结,用单摆测重力加速度的两点提醒,(1),该实验为测量性实验,要从多方面减小误差,:,摆球要体积小且密度大,;,偏角不大于,5,;,测量摆长时,要从悬点到球心,;,多次测量取平均值,;,对停表要正确读数等。,(2),游标卡尺是重要的测量仪器,读数规则是读数,=,主尺上的整毫米数,+,精确度,n(n,为游标尺上与主尺某一刻度对齐的格数,),。,-,11,-,考点一,考点二,考点三,数据处理与误差分析,例,2,在探究单摆周期与摆长关系的实验中,(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.,用最小刻度为毫米的刻度尺测出摆线的长度,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,-,12,-,考点一,考点二,考点三,(2),实验测得的数据如下表所示,:,-,13,-,考点一,考点二,考点三,请将测量数据标在图中,并在图中作出,T,2,随,l,变化的关系图象。,(3),根据数据及图象可知单摆周期的二次方与摆长的关系是,。,(4),根据图象,可求得当地的重力加速度为,m/s,2,。,(,=3.14,结果保留三位有效数字,),答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,-,14,-,考点一,考点二,考点三,(1),只要测出单摆的摆长,l,和周期,T,就可以根据,g=,求出当地的重力加速度,g,。,(2)l,为等效摆长,是从悬点到摆球重心的距离,要区分摆长和摆线长,;,悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心。,(3)g,为当地的重力加速度。,-,15,-,考点一,考点二,考点三,实验拓展与创新,例,3,(1),在探究单摆周期与摆长的关系实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径的操作如图甲、乙所示。测量方法正确的是,(,选填,“,甲,”,或,“,乙,”,),。,-,16,-,考点一,考点二,考点三,(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,在摆球运动的最低点的左、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,的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,(,选填,“,变大,”“,不变,”,或,“,变小,”,),图丁中的,t,将,(,选填,“,变大,”“,不变,”,或,“,变小,”,),。,答案,解析,解析,关闭,(1),应该用游标卡尺两外测量爪对齐的地方测量,正确的是图乙。,(2),一个周期内小球是两次经过最低点,使光敏电阻的阻值发生变化,故周期应为,t,1,+,2,t,0,-t,1,=,2,t,0,;,小球的直径变大后,摆长变长,周期变大,;,同时小球直径变大后使得每次经过最低点时摆球的挡光的时间变长,即,t,变大。,答案,解析,关闭,(1),乙,(2)2,t,0,变大,变大,-,17,-,1,2,1,.(2016,安徽合肥模拟,)(1),在用单摆测定当地的重力加速度的实验中,除带横杆的铁架台、铁夹、停表、游标卡尺、刻度尺之外,还必须选用的器材,正确的一组是,。,A.,约,1,m,的不可伸长的细线,半径约,1,cm,的小铁球,B.,约,0.1,m,的不可伸长的细线,半径约,1,cm,的小铁球,C.,约,0.1,m,的不可伸长的细线,半径约,1,cm,的小塑料球,D.,约,1,m,的不可伸长的细线,半径约,1,cm,的小塑料球,(2),测量小球直径时游标卡尺如图甲所示,读数为,cm,。,-,18,-,1,2,(3),某同学在处理数据的步骤中,以,为纵坐标,以周期,T,为横坐标,作出如图乙所示的图象,已知该图线的斜率为,k=0.500,则重力加速度为,m/s,2,。,(,结果保留三位有效数字,=3.14),答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,-,19,-,1,2,2,.,某同学在用单摆测定重力加速度的实验中进行了如下的操作,:,(1),用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示,可读出摆球的直径为,cm,。把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长,l,。,-,20,-,1,2,(2),用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为,1,单摆每经过最低点计一次数,当数到,n=60,时停表的示数如图乙所示,该单摆的周期是,T=,s,(,结果保留三位有效数字,),。,(3),测量出多组周期,T,、摆长,l,的数值后,画出,T,2,-l,图线如图丙所示,此图线斜率的物理意义是,(,),(4),在,(3),中,描点时若误将摆线长当作摆长,那么画出的直线将不通过原点,由图线斜率得到的重力加速度与原来相比,其大小,(,),A.,偏大,B.,偏小,C.,不变,D.,都有可能,答案,解析,解析,关闭,答案,解析,关闭,