高考物理一轮复习第八章机械振动和机械波第3讲实验探究单摆的运动用单摆测定重力加速度课件.ppt

第3讲实验 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 知识梳理实验原理T 2 g 实验步骤 1 石岩同学利用单摆测重力加速度 他用分度值为毫米的直尺测得摆线长为89 40cm 用游标卡尺测得摆球直径如图甲所示 读数为2 050cm 则该单摆的摆长为90 425cm 用停表记录单摆做30次全振动所用的时间如图乙所示 则停表读数为57 0s 如果测得的g值偏大 可能的原因是ABD 填序号 A 计算摆长时用的是摆球的直径B 开始计时时 停表晚按下C 摆线上端未牢固系于悬点 振动中出现松动 使摆线长度增加D 实验中误将30次全振动记为31次 答案2 050cm90 42557 0ABD解析游标卡尺的读数 主尺读数 游标尺读数 20mm 10 0 05mm 20 50mm 摆长L 摆线长 小球半径 90 425cm 停表读数 30s 27s 57s 由T 2 得g g的测量值偏大 可能是L偏大或T偏小 2 在 用单摆测重力加速度 的实验中 某同学在实验中测得的小球直径为d 测定了摆线的长度为l 用停表记录小球完成n次全振动的总时间为t 则当地的重力加速度的表达式为g 用d l n t表示 若该同学用游标卡尺测定了小球的直径 如图所示 则小球直径为2 235cm 为了尽可能减小实验误差 下述操作中可行的是ABC A 摆线偏离竖直方向的最大摆角小于5 B 当小球通过平衡位置时开始计时C 让小球尽可能在同一竖直面内摆动D 减小摆球的质量 答案 2 235 ABC解析 由T 2 得g L l T 则当地的重力加速度表达式为g 20分度游标卡尺精度为0 05mm 主尺读数为22mm 游标尺第7条刻线与主尺刻线对齐 7 0 05mm 0 35mm 小球直径为22mm 0 35mm 22 35mm 2 235cm 摆角小于5 小球的运动才能近似为简谐运动 周期公式T 2 才适 用 A正确 从平衡位置计时误差小 B正确 小球应在同一竖直面摆动 防止做圆锥摆运动 C正确 摆球应质量大 体积小 减小空气阻力的影响 D错误 深化拓展 考点一游标卡尺的使用 考点二实验中注意事项及实验数据处理 深化拓展考点一游标卡尺的使用1 构造和用途 如图所示 2 读数 1 1有一种新式游标卡尺 它的刻度与传统游标卡尺明显不同 新式游标卡尺的刻线看起来很 稀疏 使得读数显得清晰明了 便于使用者正确读取数据 通常游标卡尺有10分度 20分度 50分度三种规格 新式游标卡尺也有相应的三种 但刻度却是 19mm等分成10份 39mm等分成20份 99mm等分成50份 以 39mm等分成20份 的新式游标卡尺为例 如图所示 1 它的精度是0 05mm 2 用它测量某物体的厚度 示数如图所示 正确的读数是3 130cm 答案 1 0 05 2 3 130 解析游标卡尺的精度为分度的倒数 题图中的游标卡尺分度为20 所以精度是0 05mm 读数的方式是主尺的读数 游标尺的读数 精度 所以读数为31mm 0 05mm 6 3 130cm 1 2用50分度的游标卡尺测定某圆筒的内径时 示数如图所示 可读出圆筒的内径为54 14mm 答案54 14 解析题图中 主尺读数为54mm 游标尺第7条刻线和主尺某一刻线对齐 读数为0 02mm 7 0 14mm 故游标卡尺的读数为54 14mm 考点二实验中注意事项及实验数据处理1 注意事项 1 选用一米左右的细线 细线的质量要小 弹性要小 选用体积小 密度大的小球 摆角不超过5 2 要使摆球在同一竖直面内摆动 不能形成圆锥摆 方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放 3 测周期的方法 要从摆球过平衡位置时开始计时 因为此处速度大 计时误差小 而最高点速度小 计时误差大 要测多次全振动的时间来计算周期 如在摆球过平衡位置开始计时 且在数 零 的同时按下秒表 以后摆球从同一方向通过最低位置时计数1次 4 摆球自然下垂时 用毫米刻度尺量出悬线长l 用游标卡尺测量摆球的直径 然后算出摆球的半径r 则摆长L l r 2 实验数据的处理方法 1 计算法由公式T 2 得g 2 图像法由g 分别测出一系列摆长L对应的周期T 作出L T2的图像 如图所示 图像应是一条通过原点的直线 求出图线的斜率k 即可求得g值 g 4 2k k 2 1 2015北京理综 21 2 用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示 组装单摆时 应在下列器材中选用AD 选填选项前的字母 A 长度为1m左右的细线B 长度为30cm左右的细线C 直径为1 8cm的塑料球D 直径为1 8cm的铁球 测出悬点O到小球球心的距离 摆长 L及单摆完成n次全振动所用的时间t 则重力加速度g 用L n t表示 下表是某同学记录的3组实验数据 并做了部分计算处理 图1 请计算出第3组实验中的T 2 01s g 9 76m s2 用多组实验数据作出T2 L图像 也可以求出重力加速度g 已知三位同学作出的T2 L图线的示意图如图2中的a b c所示 其中a和b平行 b和c都过原点 图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值 则相对于图线b 下列分析正确的是B 选填选项前的字母 图2A 出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B 出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C 图线c对应的g值小于图线b对应的g值 某同学在家里测重力加速度 他找到细线和铁锁 制成一个单摆 如图3所示 由于家里只有一把量程为30cm的刻度尺 于是他在细线上的A点作了一个标记 使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程 保持该标记以下的细线长度不变 通过改变O A间细线长度以改变摆长 实验中 当O A间细线的长度分别为l1 l2时 测得相应单摆的周期为T1 T2 由此可得重力加速度g 用l1 l2 T1 T2表示 答案 AD 2 019 76 B 解析 用单摆测定重力加速度的实验中 要求小球可看成质点 因此摆线长度要远大于球的直径 故选用长度为1m左右的细线 为减小空气 图3 阻力的影响 摆球应选用质量大体积小的 故选用铁球 选项A D正确 由单摆周期公式T 2 及T 可知g 由T 可知T3 s 2 01sg m s2 9 76m s2 由T 2 可得T2 L T2 L图线应为过坐标原点的直线 图线a和图线b平行 且在T2一定时 图线a对应的L小于图线b对应的L 因此出现图线a的原因可能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L 选项A错 图线c 的斜率小于图线b的斜率 由T2 L及g 可知图线c对应的g值应大于图线b对应的g值 B正确 C错误 设标记以下的细线长度为l0则有 l0 l1 l0 l2 联立得g