高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章第3講 探究單擺的運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定重力加速度課件 魯科版asp

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1、 1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?(1)探究單擺的運(yùn)動(dòng) (2)學(xué)會(huì)用單擺測(cè)重力加速度 2實(shí)驗(yàn)原理 3實(shí)驗(yàn)器材 帶孔1個(gè)、線繩1條(約1 m長)、毫米刻度尺、秒表、帶鐵夾的鐵架臺(tái)小鋼球小鋼球游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺 考點(diǎn)實(shí)驗(yàn)過程 1實(shí)驗(yàn)步驟 (1)做單擺 讓線的一端穿過小球的小孔， 然后打一個(gè)比小孔大一些的結(jié) 把線的上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(如圖所示)使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂，在單擺平衡位置處做上標(biāo)記 (3)測(cè)周期：將單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度，且滿足擺角小于10，然后釋放擺球，當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定后，過平衡位置時(shí)用秒表開始計(jì)時(shí)，測(cè)量3050次全振動(dòng)的時(shí)間計(jì)算出平均擺動(dòng)一次的時(shí)間，即為單擺的振動(dòng)周

2、期T.l/mT/sT2/s2 根據(jù)上表中數(shù)據(jù)作出圖線 (2)平均值法：每改變一次擺長，測(cè)量一組數(shù)據(jù)，計(jì)算一個(gè)g值多測(cè)幾組，求g的平均值 3注意事項(xiàng) (1)為減小誤差，要從擺球過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí) (2)要測(cè)多次全振動(dòng)的時(shí)間來計(jì)算周期 (3)構(gòu)成單擺的條件：細(xì)線的質(zhì)量要小，彈性要小，球要選用體積小、密度大的小球，擺角不能超過10. (4)要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，不能形成圓錐擺 (5)測(cè)擺長時(shí)應(yīng)在把擺球吊起后靜止時(shí)，從懸點(diǎn)起量到擺球的球心 4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，球線是否符合要求，振動(dòng)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)的振動(dòng)等 (2)偶然誤差：

3、主要來自時(shí)間的測(cè)量上因此，要從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，不能多計(jì)或漏計(jì)振動(dòng)次數(shù) (3)減小偶然誤差的方法：通常采用兩種方法：多次測(cè)量求平均值；圖象法 【案例1】(2008上海高考)在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中， (1)某同學(xué)的操作步驟為： a取一根細(xì)線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺(tái)上 b用米尺量得細(xì)線長度l c在擺線偏離豎直方向5位置釋放小球 d用秒表記錄小球完成n次全振動(dòng)的總時(shí)間t，得到周期Tt/n 按 上 述 方 法 得 出 的 重 力 加 速 度 值 與 實(shí) 際 值 相 比_ (填“偏大”“相同”或“偏小”) (2)已知單擺在任意擺角時(shí)的周期公式可近似為T 數(shù)為了用圖

4、象法驗(yàn)證該關(guān)系式，需要測(cè)量的物理量有_；若某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到了如圖所示的圖線，則圖象中的橫軸表示_ 【解析】(1)單擺擺長為擺線長度與小球半徑之和，因該同學(xué)將偏小的擺長代入公式計(jì)算，所得重力加速度的測(cè)量值偏小于實(shí)際值 (2)為驗(yàn)證該關(guān)系式，需要測(cè)量單擺在任意擺角時(shí)的周期T，根據(jù)公式與圖象的函數(shù)關(guān)系式可推導(dǎo)得到擺角0時(shí)橫軸的截距為T0. 【答案】(1)偏小(2)T(或t、n)、T (1)如果已知擺球直徑為2.00 cm，讓刻度尺的零點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖甲所示，那么單擺擺長是_如果測(cè)定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖乙中秒表所示，那么秒表讀數(shù)是_s單擺的擺動(dòng)周期是_s. (2)如果測(cè)得的g

5、值偏小，不可能的原因是_(填寫代號(hào)) A測(cè)擺長時(shí)，忘記了擺球的半徑 B擺線上端懸點(diǎn)未固定，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長度增加了 C開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表過早按下 D實(shí)驗(yàn)中誤將39次全振動(dòng)次數(shù)記為40次 (3)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中，測(cè)量6種不同擺長情況下單擺的振動(dòng)周期，記錄表格如下： 以l為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，作出T2l圖線，并利用此圖線求重力加速度l/m0.40.50.80.91.01.2T/s1.261.421.791.902.002.20T2/s21.592.023.203.614.004.84 【答案】(1)87.40 cm75.21.88(2)D (3)如圖所示9.86 m/s2 【誤區(qū)警示】本題易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是： (1)本題中測(cè)擺長時(shí)很容易將刻度尺的示數(shù)誤認(rèn)為擺長，而忽略了球的半徑 (2)在讀秒表時(shí)，錯(cuò)誤的估讀，秒表是齒輪傳送，不需估讀 (3)利用圖象處理數(shù)據(jù)時(shí)，不是借助圖象的斜率，而是利用數(shù)據(jù)表中的一組或兩組數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)較大誤差