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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节实验,:,探究单摆,周期,与,摆长的关系,-,3,-,基础夯实,自我诊断,一、实验目的,探究单摆的周期与摆长的关系。,二、实验原理,应用控制变量法,在只改变摆长时,探究单摆周期跟摆长的关系,最后总结出单摆的周期与摆长的关系,。,-,4,-,基础夯实,自我诊断,实验,原理图,三、实验器材,带有铁夹的铁架台,中心有孔的金属小球,长度约为,1 m,长的细线一根,毫米刻度尺,游标卡尺,停表。,-,5,-,基础夯实,自我诊断,四、实验步骤,1,.,让细线的一端穿过金属小球的小孔,然后打一个比小孔大一些的线结,做成单摆。,2,.,把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂,在单摆平衡位置处作上标记,如实验原理图所示。,3,.,用毫米刻度尺量出摆线长度,l,用游标卡尺测出摆球的直径,即得出金属小球半径,r,计算出摆长,l=,l+r,。,-,6,-,基础夯实,自我诊断,4,.,把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度,(,不超过,5),然后放开金属小球,让金属小球摆动,待摆动平稳后测出单摆完成,30,50,次全振动所用的时间,t,计算出金属小,球完成一次全振动所用时间,这个时间就是单摆的振动周期,即,5,.,改变摆长,重复,3,和,4,。,7,.,结论,:,单摆的周期跟摆长的二次方根,成正比,。,五、,数据处理,-,7,-,基础夯实,自我诊断,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、不伸长,摆球要体积小、质量大,(,密度大,),并且最大摆角不超过,5,。,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,.,摆球摆动时,要保持在同一竖直平面内,不能使之形成圆锥摆。方法是把摆球拉到一定角度,(,小于,5),后由静止释放。,4,.,摆长是悬点到小球重心,(,球心,),的距离,即,l=l+r,。,5,.,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,采用倒数到,0,开始计数的方法即,4,、,3,、,2,、,1,、,0,、,1,、,2,、,3,、,4,、,在数到,0,时按下停表开始计时。,6,.,多次测量取平均值。,-,8,-,基础夯实,自我诊断,3,1,2,1,.,(20159,浙江选考,),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,如图甲、乙所示。测量方法正确的是,图乙,(,选填,“,图甲,”,或,“,图乙,”),。图丙的读数是,8,.,80(,或,8,.,85),mm,。,-,9,-,基础夯实,自我诊断,3,1,2,2,.,(20163,金温台三市期末,),某实验小组用单摆测重力加速度。先用游标卡尺测摆球直径,如图甲所示,则摆球的直径为,0,.,98,cm,。若将单摆悬挂后,用刻度尺测得摆线的长是,87,.,00 cm,测得单摆完成,40,次全振动的时间如图乙表所示,则停表读数是,75,.,3,s,单摆的摆动周期是,1,.,88,s,由此计算当地的重力加速度为,9,.,76,m/s,2,。,(,保留三位有效数字,取,3,.,14),特别提醒,游标卡尺和停表读数均不需要估读,。,-,10,-,基础夯实,自我诊断,3,1,2,3,.,(20163,温州模拟,),在探究单摆周期与摆长的关系的实验中,请回答下列问题。,(1),现已提供了以下器材,:,铁架台、夹子、毫米刻度尺、游标卡尺、细线。为了完成实验,还必须从图,1,中挑选出一些实验器材,其名称是,停表、铁球,(,漏选或多选得零分,),。,图,1,-,11,-,基础夯实,自我诊断,3,1,2,(2),甲、乙两组同学将单摆按如图,2,所示的方式悬挂,你觉得比较合理的是,甲,(,选填,“,甲,”,或,“,乙,”),。,图,2,(3),正确挂起单摆后,将摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放,使摆球在竖直平面内稳定摆动,当摆球经过,平衡位置,(,选填,“,平衡位置,”“,最大位移处,”,或,“,任意位置,”),时开始计时,并计数为,“1”,当摆球第,49,次经过此位置时停止计时。读出这段时间为,t,则单摆的,周期,-,12,-,基础夯实,自我诊断,3,1,2,(4),实验小组又利用单摆周期公式来测量当地的重力加速度,g,。为使测量结果更准确,利用多组数据求平均值的办法来测定,g,值。小组成员设计了如下的记录表格,你认为表,B,(,选填,“A”,或,“B”),设计得比较合理。,表,A,表,B,-,13,-,基础夯实,自我诊断,3,1,2,解析,:,(1),根据实验原理,还需要的计时仪器是停表,为了满足单摆受到的重力远大于阻力,所以摆球要选择小而重的铁球。,(2),该实验要求摆球在运动过程中摆长不变,所以悬点必须是固定不变的,因此甲悬挂方式较合理,乙悬挂方式摆球在运动过程中,摆长会发生改变。,(3),为了减小实验误差,应在摆球经过平衡位置时开始计时。正确的做法是在第一次经过平衡位置时开始计时,并计数为,“0”,以后再同方向经过平衡位置才算一个完整的周期,题中情况实际上只经过,24,个完整的周期,故,(4),对于实验中的多次测量求平均值,应该是在摆长不同的情况下分别求出重力加速度的值然后取平均值,故表,B,设计得比较合理,表,A,没有实际物理意义。,-,14,-,考点一,考点二,题组突破,1,.,在探究单摆的周期与摆长的关系实验中,某同学准备好相关实验器材后,把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度后释放,同时按下停表开始计时,当单摆再次回到释放位置时停止计时,将记录的这段时间作为单摆的周期。以上操作中有不妥之处,请对其中两处加以改正。,应在摆球通过平衡位置时开始计时,;,应测量单摆多次全振动的时间,再计算出周期。,(,或在单摆振动稳定后开始计时,),。,-,15,-,考点一,考点二,2,.,(2015,宁波模拟,),某同学用实验的方法探究单摆的周期与摆长的关系。,(1),为测量摆线长,必须使单摆处于,B,(,选填字母代码,),状态。,A.,水平拉直,B.,自然悬垂,C.,悬挂拉紧,(2),他用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最高端的长度,L,0,=,98,.,80 cm,然后分别用两种仪器甲、乙来测量摆球直径,操作如图,得到摆球的直径为,d=,2,.,266 cm,此测量数据是选用了仪器,甲,(,选填,“,甲,”,或,“,乙,”),测量得到的。,-,16,-,考点一,考点二,解析,:,(1),为测量摆线长,必须使单摆处于自然悬垂状态,水平拉直或拉紧都会增大测量的误差,故,B,正确,A,、,C,错误。,(2),题图甲是,50,分度的游标卡尺,最小分度是,0,.,02,mm,而螺旋测微器的最小分度是,0,.,01,mm,小球的读数是,d=,2,.,266,cm,=,22,.,66,mm,符合游标卡尺的读数,不符合螺旋测微器的读数的精确度,故此测量数据是选用了仪器甲。,-,17,-,考点一,考点二,题组突破,1,.,在探究单摆周期与摆长的关系实验中,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,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻,如图甲所示。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,变化图线如图乙所示,则该单摆的振动周期为,2,t,0,。,甲,-,18,-,考点一,考点二,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,变大,(,选填,“,变大,”“,不变,”,或,“,变小,”),图中的,t,将,变大,(,选填,“,变大,”“,不变,”,或,“,变小,”),。,乙,解析,:,分析知,单摆的半个周期为,t,0,所以周期为,2,t,0,;,由于直径变大,摆长变长,遮蔽光时间也变长,所以周期将变大,t,将变大,。,-,19,-,考点一,考点二,2,.,为了研究滑块的运动,选用滑块、钩码、纸带、毫米刻度尺、带滑轮的木板以及由漏斗和细线构成的单摆等组成如图甲所示装置。实验中,滑块在钩码作用下拖动纸带做匀加速直线运动,同时让单摆垂直于纸带运动方向做小摆幅摆动,漏斗可以漏出很细的有色液体,在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置,如图乙所示。,-,20,-,考点一,考点二,(1),漏斗和细线构成的单摆在该实验中所起的作用与下列哪个仪器相同,?,A,(,填写仪器序号,),。,A.,打点计时器,B.,停表,C.,毫米刻度尺,D.,电流表,(2),已知单摆周期,T=,2 s,在图乙中,AB=,24,.,10 cm,、,BC=,27,.,90 cm,、,CD=,31,.,90 cm,、,DE=,36,.,10 cm,则单摆在经过,D,点时,滑块的瞬时速度为,v,D,=,0,.,34,m/s,滑块的加速度为,a=,0,.,04,m/s,2,(,结果保留两位小数,),。,-,21,-,考点一,考点二,
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