高考物理總復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)十二 探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度課件

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1、實(shí)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)創(chuàng)創(chuàng)新新設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)訓(xùn)訓(xùn)練練高高效效提提能能考考點(diǎn)點(diǎn)核核心心突突破破基基礎(chǔ)礎(chǔ)要要點(diǎn)點(diǎn)整整合合實(shí)驗(yàn)十二實(shí)驗(yàn)十二 探究單擺的運(yùn)動(dòng)、探究單擺的運(yùn)動(dòng)、 用單擺測(cè)定重用單擺測(cè)定重力加速度力加速度基礎(chǔ)要點(diǎn)整合基礎(chǔ)要點(diǎn)整合【實(shí)驗(yàn)器材】帶孔小鋼球一個(gè)、細(xì)絲線一條(長(zhǎng)約1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游標(biāo)卡尺、帶鐵夾的鐵架臺(tái)【實(shí)驗(yàn)步驟】1做單擺取約1 m長(zhǎng)的細(xì)絲線穿過帶孔的小鋼球，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，并把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂【注意事項(xiàng)】1選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在1 m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)

2、較小，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(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象3注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過10.可通過估算振幅的辦法掌握4擺球振動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，擺球振動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺不要形成圓錐擺5計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球通過最低位置計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，為便于計(jì)時(shí)，可在擺球平衡位置的正下時(shí)開始計(jì)時(shí)，為便于計(jì)時(shí)，可在擺球平衡位置的正下方作一標(biāo)記以后擺球每次從同一方向通過最低位置方作一標(biāo)記以后擺球每次從同一方向通過最低位置時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且

3、在數(shù)“零零”的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)計(jì)數(shù)【誤差分析】1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(diǎn)是否固定，擺球是否可看做質(zhì)點(diǎn)，球、線是否符合要求，擺動(dòng)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動(dòng)以及測(cè)量哪段長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)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(yuǎn)小于偶然誤差而達(dá)到忽略不計(jì)的程度2偶然誤差主要來自時(shí)間(即單擺周期)的測(cè)量上因此，要注意測(cè)準(zhǔn)時(shí)間(周期)要從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，并采用倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法，即4，3，2，1，0，1，2，在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表開始計(jì)時(shí)不能多計(jì)或漏計(jì)振動(dòng)次數(shù)為了減小偶然誤差，應(yīng)進(jìn)行多次測(cè)量后取平均值考點(diǎn)核心突破考點(diǎn)核心突破

4、考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作考點(diǎn)一實(shí)驗(yàn)原理與操作圖實(shí)圖實(shí)2(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑，示數(shù)如圖實(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼球直徑，示數(shù)如圖實(shí)3所示，讀數(shù)為所示，讀數(shù)為_mm.圖實(shí)圖實(shí)3(2)以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有_A擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長(zhǎng)一些能長(zhǎng)一些B擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的擺球盡量選擇質(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，開始時(shí)為了使擺的周期大一些，以方便測(cè)量，開始時(shí)拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度D拉開擺球，使

5、擺線偏離平衡位置不大于拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5，在，在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球回到開始位置時(shí)停釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球回到開始位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間間隔止計(jì)時(shí)，此時(shí)間間隔t即為單擺周期即為單擺周期T解析(1)按照游標(biāo)卡尺的讀數(shù)原則得小鋼球直徑為18 mm60.1 mm18.6 mm.(2)單擺的構(gòu)成條件：細(xì)線質(zhì)量要小，彈性要??；球要選體積小，密度大的；偏角不超過5.故A、B正確，C錯(cuò)誤為了減小測(cè)量誤差，要從擺球擺過平衡位置時(shí)計(jì)時(shí)，且需測(cè)量多次全振動(dòng)所用時(shí)間，然后計(jì)算出一次全振動(dòng)所用的時(shí)間故D錯(cuò)誤、E正確答案(1)18.6(2)ABE (2012上海高考)在“利用單擺測(cè)重

6、力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析考點(diǎn)二數(shù)據(jù)處理與誤差分析圖實(shí)圖實(shí)4(1)某同學(xué)嘗試用某同學(xué)嘗試用DIS測(cè)量周期如圖實(shí)測(cè)量周期如圖實(shí)4所示，所示，用一個(gè)磁性小球代替原先的擺球，在單擺下方放置一用一個(gè)磁性小球代替原先的擺球，在單擺下方放置一個(gè)磁傳感器，其軸線恰好位于單擺懸掛點(diǎn)正下方圖個(gè)磁傳感器，其軸線恰好位于單擺懸掛點(diǎn)正下方圖中磁傳感器的引出端中磁傳感器的引出端A應(yīng)接到應(yīng)接到_使單擺做小使單擺做小角度擺動(dòng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值最大時(shí)，磁性小球位角度擺動(dòng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量值最大時(shí)，磁性小球位于于_若測(cè)得連續(xù)若測(cè)得連續(xù)N個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值之間個(gè)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大值之間的時(shí)間間隔為的時(shí)間間隔為t，

7、則單擺周期的測(cè)量值為，則單擺周期的測(cè)量值為_(地磁地磁場(chǎng)和磁傳感器的影響可忽略場(chǎng)和磁傳感器的影響可忽略)(2)多次改變擺長(zhǎng)使單擺做小角度擺動(dòng)，測(cè)量擺長(zhǎng)多次改變擺長(zhǎng)使單擺做小角度擺動(dòng)，測(cè)量擺長(zhǎng)L及相應(yīng)的周期及相應(yīng)的周期T后，分別取后，分別取L和和T的對(duì)數(shù)，所得到的的對(duì)數(shù)，所得到的lgTlgL圖線為圖線為_(選填選填“直線直線”“”“對(duì)數(shù)曲線對(duì)數(shù)曲線”或或“指數(shù)曲線指數(shù)曲線”)；讀得圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為；讀得圖線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為c，由此得到該地的重力加速度由此得到該地的重力加速度g_實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新 (1)在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖實(shí)5甲、乙

8、所示測(cè)量方法正確的是_(選填“甲”或“乙”)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)圖實(shí)圖實(shí)5(2)實(shí)驗(yàn)時(shí)，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng)，為了實(shí)驗(yàn)時(shí)，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng)，為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù)，在擺球?qū)⑷斯び涗浾駝?dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù)，在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖實(shí)電阻，如圖實(shí)6甲所示光敏電阻與某一自動(dòng)記錄甲所示光敏電阻與某一自動(dòng)記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間隨時(shí)間t變化圖變化圖線如圖實(shí)線如圖實(shí)6乙所示，則該單擺的振動(dòng)周期為乙所示，則該單擺的振動(dòng)周期為

9、_若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長(zhǎng)不變，改用直若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長(zhǎng)不變，改用直徑是原小球直徑徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則該單擺的倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則該單擺的周期將周期將_(填填“變大變大”、“不變不變”或或“變小變小”)，圖乙中的圖乙中的t將將_(填填“變大變大”、“不變不變”或或“變變小小”)圖實(shí)圖實(shí)6答案(1)(乙)(2)2t0變大變大隨堂演練1(2014安慶市二模)在做用單擺測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中，某同學(xué)組裝好單擺后，擺球自然懸垂，用毫米刻度尺測(cè)出懸點(diǎn)到擺球的最低端的距離L0.988 0 m，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，結(jié)果如圖實(shí)7所示，則擺球的直徑為_mm，單擺擺長(zhǎng)為_

10、m；為減小實(shí)驗(yàn)誤差，該同學(xué)在測(cè)量擺球振動(dòng)周期時(shí)應(yīng)從擺球經(jīng)過_(填“最低點(diǎn)”或“最高點(diǎn)”)位置時(shí)開始計(jì)時(shí)訓(xùn)練高效提能訓(xùn)練高效提能圖實(shí)圖實(shí)7答案13.400.981 3最低點(diǎn)2某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中：驗(yàn)中：圖實(shí)圖實(shí)8(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)定擺球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖實(shí)用游標(biāo)卡尺測(cè)定擺球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖實(shí)8所示，則該擺球的直徑為所示，則該擺球的直徑為_cm.答案(1)0.96(2)C3(2014石家莊模擬)小慶同學(xué)利用單擺測(cè)重力加速度，他用分度值為毫米的直尺測(cè)得擺線長(zhǎng)為89.40 cm，用游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球直徑如圖實(shí)9甲所示，讀數(shù)為_則該

11、單擺的擺長(zhǎng)為_cm.用停表記錄單擺做30次全振動(dòng)所用的時(shí)間如圖乙所示，則停表讀數(shù)為_s，如果測(cè)得的g值偏大，可能的原因是_(填序號(hào))圖實(shí)圖實(shí)9A計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)用的是擺球的直徑B開始計(jì)時(shí)時(shí)，停表晚按下C擺線上端未牢固系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加D實(shí)驗(yàn)中誤將30次全振動(dòng)記為31次答案2.050 cm90.42557.0ABD4(2014臺(tái)州模擬)某課外興趣小組擬用如圖實(shí)10甲所示的裝置研究滑塊的運(yùn)動(dòng)情況所用實(shí)驗(yàn)器材有滑塊、鉤碼、紙帶、米尺、秒表、帶滑輪的木板以及由漏斗和細(xì)線組成的單擺等實(shí)驗(yàn)時(shí)滑塊在鉤碼的作用下拖動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)單擺沿垂直于紙帶運(yùn)動(dòng)的方向擺動(dòng)漏斗漏出的有色液體在紙

12、帶上留下的痕跡記錄了漏斗在不同時(shí)刻的位置(如圖實(shí)10乙所示)(1)在乙圖中，測(cè)得在乙圖中，測(cè)得AB間距離為間距離為10.0 cm，BC間距離間距離為為15.0 cm，若漏斗完成，若漏斗完成72次全振動(dòng)的時(shí)間如圖丙所示，次全振動(dòng)的時(shí)間如圖丙所示，則漏斗的振動(dòng)周期為則漏斗的振動(dòng)周期為_s用這種方法測(cè)得此滑用這種方法測(cè)得此滑塊的加速度為塊的加速度為_m/s2.(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)(2)用該方法測(cè)量滑塊加速度的誤差的主要來源有：用該方法測(cè)量滑塊加速度的誤差的主要來源有：_.(寫出一種原因即可寫出一種原因即可)圖實(shí)圖實(shí)10答案(1)0.500.20(2)漏斗的重心發(fā)生變化(或

13、液體的痕跡偏粗、阻力變化等)(2)在該實(shí)驗(yàn)中，如果擺球質(zhì)量分布不均勻，于是某在該實(shí)驗(yàn)中，如果擺球質(zhì)量分布不均勻，于是某同學(xué)設(shè)計(jì)了下面一種計(jì)算方法：第一次測(cè)量懸線長(zhǎng)為同學(xué)設(shè)計(jì)了下面一種計(jì)算方法：第一次測(cè)量懸線長(zhǎng)為L(zhǎng)1，測(cè)得周期為，測(cè)得周期為T1；第二次測(cè)量懸線長(zhǎng)為；第二次測(cè)量懸線長(zhǎng)為L(zhǎng)2，測(cè)得周，測(cè)得周期為期為T2，由此可推算出重力加速度，由此可推算出重力加速度g_6(2012天津高考改編)某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素(1)他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊 ， 如 圖 實(shí) 1 1 所 示 這 樣 做 的 目 的 是_(選填字母

14、代號(hào))圖實(shí)圖實(shí)11A保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變B可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確C使擺長(zhǎng)不可調(diào)節(jié)使擺長(zhǎng)不可調(diào)節(jié)D保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)(2)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點(diǎn)量到擺球的最低端的長(zhǎng)度米刻度尺從懸點(diǎn)量到擺球的最低端的長(zhǎng)度L0.999 0 m，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，結(jié)果如圖實(shí)，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，結(jié)果如圖實(shí)12所示，則該擺球的直徑為所示，則該擺球的直徑為_mm，單擺擺長(zhǎng)為，單擺擺長(zhǎng)為_m.圖實(shí)圖實(shí)12(3)下列振動(dòng)圖象真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1 m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的四種操作過程，圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開始，A、B、C均為30次全振動(dòng)的圖象，已知sin 50.087，sin 150.26，這四種操作過程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是_(選填字母代號(hào))(3)用單擺測(cè)量周期時(shí)，為了減小誤差，需使擺角小于5，且從擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)數(shù)，故振幅Alsin 58.7 cm，只有選項(xiàng)A符合要求答案(1)A(2)12.00.993 0(3)A