202X年高考物理一輪復(fù)習(xí)專題十四實驗十四：探究單擺運動、用單擺測定重力加速度2課件

1、實驗十四：探究單擺運動、用單擺測定重力加速度一、實驗原理與操作二、數(shù)據(jù)處理與分析1.數(shù)據(jù)處理平均值.b.圖象法：作出lT2圖象求g值.兩種誤差產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測量時間(單擺周期)及擺長時產(chǎn)生誤差多次測量再求平均值計時從單擺經(jīng)過平衡位置時開始系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身擺球要選體積小，密度大的最大擺角要小于 102.誤差分析【基礎(chǔ)自測】1.小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是()A.把單擺從平衡位置拉開 30的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時B.測量擺球通過最低點 100 次的時間 t，則單擺周期為t100C.用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的重力加速

2、度值偏大D.選擇密度較小的擺球，測得的重力加速度值誤差較小解析：要使擺球做簡諧運動，擺角應(yīng)小于 5，應(yīng)選擇密度較大的擺球，阻力的影響較小，測得重力加速度的誤差較小，A、D 錯誤；擺球通過最低點 100 次，完成 50 次全振動，周期出的重力加速度值偏大.C 正確.答案：C考點 1 實驗原理及操作【典題 1】(2018 年河北唐山模擬)實驗小組的同學(xué)做“用單擺測重力加速度”的實驗.(1)實驗前他們根據(jù)單擺周期公式導(dǎo)出了重力加速度的表四位同學(xué)說出了自己的觀點：同學(xué)甲：T 一定時，g 與 L 成正比同學(xué)乙：L 一定時，g 與 T2 成反比同學(xué)丙：L 變化時，T2 是不變的同學(xué)?。篖 變化時，L 與

3、T2 的比值是定值其中觀點正確的是同學(xué)_(填“甲”“乙”“丙”“丁”).(2)實驗室有如下器材可供選用：B.長約 1 m 的橡皮繩D.直徑約 5 cm 的均勻木球F.時鐘A.長約 1 m 的細(xì)線C.直徑約 2 cm 的均勻鐵球E.秒表G.最小刻度為毫米的米尺實驗小組的同學(xué)選用了最小刻度為毫米的米尺，他們還需要從上述器材中選擇：_(填寫器材前面的字母).(3)他們將符合實驗要求的單擺懸掛在鐵架臺上，將其上端固定，下端自由下垂(如圖 S141 所示).用刻度尺測量懸點到_之間的距離記為單擺的擺長 L.圖 S141(4)在小球平穩(wěn)擺動后，他們記錄小球完成 n 次全振動的總時間 t，則單擺的周期 T_

4、.(5)如果實驗得到的結(jié)果是 g10.09 m/s2，比當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎荡?，分析可能是哪些不?dāng)?shù)膶嶋H操作造成這種結(jié)果，寫出其中一種：_.解析：(1)因為 g 是定值，則 L 變化時，L 與 T2 的比值是定值，丁同學(xué)觀點正確.(2)根據(jù)實驗原理及要求易知，他們還需要從上述器材中選擇：A.長約 1 m 的細(xì)線；C.直徑約 2 cm 的均勻鐵球；E.秒表.(3)用刻度尺測量懸點到小球球心之間的距離記為單擺的擺長 L.(5)可能是振動次數(shù) n 計多了；可能是測量擺長時從懸點量到了小球底部；可能在計時的時候秒表開表晚了.答案：(1)丁(2)ACE(3)小球球心(4)tn(5)可能是振動次數(shù) n 計多

5、了；可能是測量擺長時從懸點量到了小球底部；可能在計時的時候秒表開表晚了(合理即可)方法技巧：(1)為減小計時誤差，開始計時的位置應(yīng)選在平衡位置.(2)要測多次全振動的時間來計算周期.如在擺球過平衡位置時啟動秒表同時數(shù)零，以后擺球每過一次平衡位置記一個數(shù).考點 2 數(shù)據(jù)處理【典題 2】(2015 年北京卷)“用單擺測定重力加速度”的實驗裝置如圖 S142 所示.圖 S142(1)測出懸點 O 到小球球心的距離(擺長)l 及單擺完成 n 次全振動所用的時間 t，則重力加速度 g_(用 l、n、t 表示).組次123擺長 l/cm80.0090.00100.0050 次全振動時間 t/s90.095

6、.5100.5振動周期T/s1.801.91重力加速度g/(ms2)9.749.73(2)下表是某同學(xué)記錄的 3 組實驗數(shù)據(jù)，并做了部分計算處理.請計算出第 3 組實驗中的 T_s，g_m/s2.(3)用多組實驗數(shù)據(jù)畫出 T2l 圖象，也可以求出重力加速度g.已知三位同學(xué)畫出的 T2l 圖線的示意圖如圖 S143 中的 a、b、c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都過原點，圖線 b 對應(yīng)的 g 值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?則相對于圖線 b，下列分析正確的是_(填選項前的字母).A.出現(xiàn)圖線 a 的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長 lB.出現(xiàn)圖線 c 的原因可能是誤將 49

7、次全振圖 S143動記為 50 次C.圖線 c 對應(yīng)的 g 值小于圖線 b 對應(yīng)的 g 值本實驗常見的創(chuàng)新方法就是如果擺長不能精確測量的話，比如擺長很長或懸掛的重物的重心不確定，我們可以利用改變擺長的方法，測出兩次擺長的差和兩次分別擺動的周期，根據(jù)單擺公式聯(lián)立方程組求解.【典題 3】(2017 年湖南衡陽八中高三質(zhì)檢)甲同學(xué)想在家里做用單擺測定重力加速度的實驗，但沒有合適的擺球，他找到了一塊大小為 3 cm3 左右，外形不規(guī)則的大理石塊代替小球.他設(shè)計的實驗步驟是：A.將石塊用細(xì)線系好，結(jié)點為 M，將細(xì)線的上端固定于 O點(如圖 S144 所示)B.用刻度尺測量 OM 間細(xì)線的長度作為擺長C.將石塊拉開一個大約30的角度，然后由靜止釋放D.從擺球擺到最高點時開始計時，測出 30 次全振動的總時(1)該同學(xué)在以上實驗步驟中有錯誤的是_.(2)若該同學(xué)用 OM 的長度作為擺長，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實值_(填“偏大”或“偏小”).(3)如果該同學(xué)改正了錯誤，改變 OM 間細(xì)線的長度做了 2 次實驗，記下每次相應(yīng)的線長度 l1、l2 和周期 T1、T2，則由上述四個量得到重力加速度 g 的表達(dá)式是：_.圖 S144解析：(1)該同學(xué)在以上實驗步驟中有錯誤的是 BCD；B 中，擺長應(yīng)是從懸點到大理石塊的質(zhì)心的距離；C 中，單擺的擺角太大，將不能看做是簡諧運動，單擺