高三物理实验复习(七)单摆和油膜.doc

高三物理实验复习（五）
1、用单摆测定重力加速度
[实验目的]
　　 利用单摆测定当地的重力加速度。
　　[实验原理]
　　 单摆在摆角小于5°时的振动是简谐运动，其固有周期为T=2π√L/g，由此可得
g=4π2L/T2。据此，只要测出摆长l和周期T，即可计算出当地的重力加速度值。
　　[实验器材]
　　 铁架台（带铁夹），中心有孔的金属小球，约1m长的细线，米尺，游标卡尺（选用），秒表等。
　　[实验步骤]
　　1．在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结，将细线穿过球上的小孔，制成一个单摆。
　　2．将铁夹固定在铁架台的上端，铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，把做好的单摆固定在铁夹上，使摆球自由下垂。
　　3．测量单摆的摆长l：用游标卡尺测出摆球直径2r，再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l'，则摆长l=l'+r。
　　4．把单摆从平衡位置拉开一个小角度（不大于5°），使单摆在竖直平面内摆动，用秒表测量单摆完成全振动30至50次所用的时间，求出完成一次全振动所用的平均时间，这就是单摆的周期T。
　　5．将测出的摆长l和周期T代入公式g=4π2L/T2求出重力加速度g的值。
　　6．变更摆长重做两次，并求出三次所得的g的平均值。
　　[注意事项]
　　1．选择细绳时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1m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2cm。
　　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，以免摆动时发生摆长改变、摆线下滑的现象。
　　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．摆球摆动时，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，应以摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时，进行计数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数。
目标检测：
1．某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为101.00cm，摆球直径为2.00cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s。则
　　（1）他测得的重力加速度g=________m/s2。
　　（2）他测得的g值偏小，可能的原因是
　　A．测摆线长时摆线拉得过紧
　　B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
　　C．开始计时时，秒表过迟按下
　　D．实验中误将49次全振动数为50次
　　（3）为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T，从而得出一组对应的l与T的数据，再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率K。则重力加速度g=________。(用K表示)
　　2。学过单摆的周期公式以后，物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣，老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的方木块（如一把米尺）做成的摆（这种摆被称为复摆），如图所示。让其在竖直平面内做小角度摆动，C点为重心，板长为L，周期用T表示。
甲同学猜想：复摆的周期应该与板的质量有关。
乙同学猜想：复摆的摆长应该是悬点到重心的距离L/2。
丙同学猜想：复摆的摆长应该大于L/2。理由是：若OC段看成细线，线栓在C处，C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2。
为了研究以上猜想是否正确，同学们进行了下面的实验探索：
(1)把两个相同的木板完全重叠在一起，用透明胶（质量不计）粘好，测量其摆动周期，发现与单个木板摆动时的周期相同，重做多次仍有这样的特点。则证明了甲同学的猜想是___________ 的（选填“正确”或“错误”）。
(2)用T0表示板长为L的复摆看成摆长为L/2单摆的周期计算值（T0=2），用T表示板长为L复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表：
板长L/cm
25
50
80
100
120
150
周期计算值T0/s
0.70
1.00
1.27
1.41
1.55
1.73
周期测量值T/s
0.81
1.16
1.47
1.64
1.80
2.01

由上表可知，复摆的等效摆长 L/2（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
(3)为了进一步定量研究，同学们用描点作图法对数据进行处理，所选坐标如图。请在坐标纸上作出T-T0图，并根据图象中反映出的规律求出=________（结果保留三位有效数字，其中L等是板长为L时的等效摆长T=2）。
3．一位同学用单摆做测量重力加速度的实验．他将摆挂起后，进行了如下步骤：
A.测摆长l：用米尺量出摆线的长度。
B.测周期T：将摆球拉起，然后放开．在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时．读出这段时间，计算出单摆的周期
C.将所测得的L和T代入单摆的周期公式，算出g，将它作为实验的最后结果写入报告中去．
指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤的字母，并加以改正．
(不要求进行误差计算)．
2、用油膜法估测分子的大小
[实验目的] 掌握用油膜法估测分子大小的方法
[实验器材] 油酸酒精溶液、量筒、浅盘（内有水）、痱子粉、玻璃板、彩笔、坐标纸
[实验原理] 实验前应预先计算出每滴油酸溶液中纯油酸的实际体积：先了解配好的油酸溶液的浓度，再用量筒和滴管测出每滴溶液的体积，由此算出每滴溶液中纯油酸的体积V。
油膜面积的测量：油膜形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，将油膜的形状用彩笔画在玻璃板上；将玻璃板放在坐标纸上，以1cm边长的正方形为单位，用四舍五入的方法数出油膜面积的数值S（以cm2为单位）。
由d=V/S算出油膜的厚度，即分子直径的大小。
[注意事项]：1、油酸酒精溶液的浓度以小于1/1000为宜
2、油酸酒精溶液的液滴要适当多一些
3、每次实验时要让浅盘的水稳定后再做
4、痱子粉不宜撒的过厚，器具用后要清洗好

目标检测：

1.油膜法测分子直径的实验基础是[ ]
A． 把油酸分子视为球形，其直径即为油膜的厚度
B． 让油酸在水面上充分散开，形成单分子油膜
C． 油酸分子的直径等于体积除以体积
D． 油酸分子直径的数量级是10-15m

2．用油膜法测分子直径的科学依据是[ ]
A．将油膜看成单分子油膜 B。不考虑各分子间的间隙
C．考虑了分子间的间隙 D。将油膜分子看成球形

3．在做“用油膜法测分子的大小”的实验中，步骤如下：
A． 将画有油膜轮廓的玻璃板放在坐标纸上，数出轮廓内的方格数（不足半个的舍去，多于半个的算一个）再根据方格的边长求出油膜的面积S
B． 将一滴油酸酒精溶液滴在水面上，待油酸薄膜的形状稳定后，将玻璃板放在浅盘上，用彩笔将薄膜的形状描画在玻璃板上
C． 用浅盘装入约2cm深的水，然后用痱子粉或石膏粉均匀地撒在水面
D． 用公式L=V/S求出薄膜厚度，即油酸分子的大小
E． 根据油酸酒精溶液的浓度，算出一滴溶液中纯油酸的体积V
F． 用注射器或滴管将事先配制好的油酸酒精溶液一滴一滴地滴入量筒，记下量筒内增加一定体积时的滴数
以上实验步骤合理的顺序是 。

4、某同学采用了“油膜法”来精略测定分子的大小：将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的溶液，已知1cm3油酸酒精溶液有50滴；在一塑料盘内盛水，使盘内水深约为1cm，将一滴溶液滴在水面上，由于酒精溶于水，油酸在水面上形成一层单分子油膜；待油膜层不再扩散时，将玻璃片盖在塑料盘上，用钢笔在玻璃片上描绘出油膜层的边线；再将描有油膜层边线玻璃片平放在坐标方格纸上（如图18）。已知方格纸每小格的边长为1cm，则油膜的面积为 m2，他依此算出油酸分子的直径为 m（均保留一位有效数字）。

5、在做用油膜法估测分子大小的实验中，已知实验室中使用的酒精油酸溶液的体积浓度为n,，又用滴管测得每N滴这种酒精油酸的总体积为V,，将一滴这种溶液滴在浅盘中的水面上，在玻璃板上描出油膜的边界线，再把玻璃板放在画有边长为a的正方形小格的纸上，
(如下图)测得油膜占有的小正方形个数为m。
⑴用以上字母表示油酸分子的大小d。
⑵从右图中数得油膜占有的小正方形个数为m=______。

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