高考物理-實(shí)驗(yàn)7用單擺測定重力加速度課件-新人教版

1、第一頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。自主學(xué)習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)會(huì)用單擺測重力加速度2學(xué)會(huì)使用秒表第二頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。二、實(shí)驗(yàn)原理單擺在擺角小于10時(shí)的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)周期為T ，由此可得g .據(jù)此，只要測出擺長l和周期T，即可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎等?、?shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶鐵夾)，中心帶小孔的金屬小球，約1m長的細(xì)線，米尺，游標(biāo)卡尺，秒表第三頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。四、實(shí)驗(yàn)步驟1在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球上的孔徑稍大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，制成一個(gè)單擺2將鐵夾固定在鐵架臺(tái)的上端，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，把做好的單擺固定在鐵夾上，使擺球自由下垂

2、，在單擺平衡位置處做上標(biāo)記3測量單擺的擺長l，用游標(biāo)卡尺測出擺球直徑2r，再用米尺測出從懸點(diǎn)至小球上端的懸線長l，那么擺長l .lr第四頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。4把單擺從平衡位置拉開一個(gè)小角度(不大于10)，使單擺在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，用秒表測量單擺完成全振動(dòng)30次至50次所用的時(shí)間，求出完成一次全振動(dòng)所用的平均時(shí)間，這就是單擺的周期T.反復(fù)測三次，算出周期的平均值第五頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。5將測出的擺長l和周期T代入公式g ，求出重力加速度g的值6變更擺長重做兩次，并求出三次所得的g的平均值7將測得的重力加速度g的值和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的值比較，分析產(chǎn)生誤差的原因第六頁，編

3、輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。深化拓展一、實(shí)驗(yàn)本卷須知1為減小計(jì)時(shí)誤差，開始計(jì)時(shí)的位置應(yīng)選在平衡位置2要測屢次振動(dòng)的時(shí)間來計(jì)算周期如在擺球平衡位置時(shí)啟動(dòng)秒表同時(shí)數(shù)零，以后擺球每過一次平衡位置記一個(gè)數(shù)最后秒表計(jì)時(shí)為t秒，記數(shù)為n，那么周期T 秒 第七頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。3構(gòu)成單擺的條件：細(xì)線的質(zhì)量要小，彈性要?。灰x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，方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放5擺長是懸點(diǎn)到球心的距離，即擺線長加上小球半徑為使擺長測量準(zhǔn)確，可以用刻度尺進(jìn)行如以以下圖的測量，l 為所求擺長擺線上端要固定好，以免擺動(dòng)過程中擺長

4、發(fā)生變化第八頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。二、實(shí)驗(yàn)誤差的來源及分析1本實(shí)驗(yàn)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，是單擺還是復(fù)擺，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)振動(dòng)以及測量哪段長度作為擺長等等只要注意了上述這些方面，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于偶然誤差而可忽略不計(jì)的程度2本實(shí)驗(yàn)偶然誤差主要來自時(shí)間(即單擺周期)的測量上，因此，要注意測準(zhǔn)時(shí)間(周期)，要從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，并采用倒數(shù)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法，不能多記或漏記振動(dòng)次數(shù)，為了減小偶然誤差，應(yīng)進(jìn)行屢次測量取平均值第九頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。三、秒表的讀數(shù)方法(1)秒表的讀數(shù)分兩局

5、部：小圈內(nèi)表示分，每小格表示0.5min；大圈內(nèi)表示秒，最小刻度為0.1s.當(dāng)分針在前0.5min內(nèi)時(shí)，秒針在030s內(nèi)讀數(shù)；當(dāng)分針在后0.5min內(nèi)時(shí)，秒針在3060s內(nèi)讀數(shù)(2)秒表不要估讀(由秒表的構(gòu)造決定)(3)如以以下圖，秒表的示數(shù)為3min 48.7s.第十頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。針對訓(xùn)練某同學(xué)測得g值比當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)值偏大，其原因可能是()A測量擺長時(shí)忘記加上小球半徑B振幅過小C將擺長當(dāng)成了擺線長和球直徑之和D擺動(dòng)次數(shù)多記了一次E小球不是在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)F擺球質(zhì)量過大，空氣阻力影響所致第十一頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。答案：CDE第十二頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。

6、【例1】(1)在做“用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)時(shí)，用擺長l和周期T計(jì)算重力加速度的公式是g_.如果擺球的直徑為2.00cm，讓刻度尺的零點(diǎn)對準(zhǔn)擺線的懸點(diǎn)，擺線豎直下垂，如圖甲所示，那么單擺的擺長是_如果測定了40次全振動(dòng)的時(shí)間如圖乙中秒表所示，那么秒表的示數(shù)是_s，單擺的振動(dòng)周期是_s.第十三頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中測量了5種不同擺長情況下單擺的振動(dòng)周期，記錄表格如下：l/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84第十四頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。以l為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)

7、，作出T2l圖象，并利用此圖象求重力加速度解析(2)作出T2l圖象如以以以下圖所示第十五頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。答案(1) 0.8740m或87.40cm75.21.88第十六頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。(2)T2l圖象如圖丙所示9.86m/s2總結(jié)提升注意秒表讀數(shù)和毫米刻度尺讀數(shù)的有效數(shù)字位數(shù)，知道T2l圖線的斜率的意義第十七頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。(2021高考天津理綜)某同學(xué)利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋l(fā)現(xiàn)單擺靜止時(shí)擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出LT2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個(gè)

8、點(diǎn)，坐標(biāo)如以以下圖他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，那么計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g_.請你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將_(填“偏大、“偏小或“相同)第十八頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。解析：設(shè)A、B點(diǎn)擺線長為LA和LB，擺線到重心的距離為L，所以A、B兩處的擺長分別為LAL和LBL.第十九頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。從上式可以看出，最終的結(jié)果與重心的位置無關(guān)，所以不影響g值的測量答案： 相同第二十頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。【例2】在“用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，測擺長時(shí)，假設(shè)正確測出懸線長l和擺球直徑d，那么擺長為_；測周期時(shí)，當(dāng)擺球經(jīng)過_位置時(shí)開始

9、計(jì)時(shí)并計(jì)數(shù)1次，測出經(jīng)過該位置N次(約60100次)的時(shí)間為t，那么周期為_此外，請你從以下器材中選用所需器材，再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，粗略測出重力加速度g，并參照例如填寫下表(例如的方法不能再用)第二十一頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。A天平；B.刻度尺；C.彈簧秤；D.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；E.帶夾子的重錘；F.紙帶；G.導(dǎo)線假設(shè)干；H.鐵架臺(tái)；L.低壓交流電源；J.低壓直流電源；K.小車；L.螺旋測微器；M.斜面(高度可調(diào)，粗糙程度均勻).所選器材(只填器材序號(hào))簡述實(shí)驗(yàn)方法(不要求寫出具體步驟)示例B、D、E、F、G、H、I安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨重錘豎直下落用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得

10、出結(jié)果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)第二十二頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。解析單擺的擺長是指懸線長加上小球的半徑，即為l ；測定周期時(shí)，擺球在最低處(平衡位置)速度最大，因此應(yīng)從最低位置開始計(jì)時(shí)，以減小實(shí)驗(yàn)誤差，假設(shè)從小球經(jīng)平衡位置開始計(jì)時(shí)并計(jì)數(shù)N次，那么小球完成了 個(gè)全振動(dòng)，故其周期 .測重力加速度的方法有多種，其中一種可用斜面和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器由牛頓第二定律來測第二十三頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。答案l 平衡(或最低點(diǎn))所選器材(只填器材序號(hào))簡述實(shí)驗(yàn)方法(不要求寫出具體步驟)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)A、C、E用彈簧秤測出帶夾子重錘的重力大小G，再用天平測出其質(zhì)量m，則gG/m.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)B、D、F、G、I、K、M安裝儀器，

11、接通電源，讓紙帶隨小車一起沿斜面下滑用刻度尺測出所需數(shù)據(jù)改變斜面高度再測一次利用兩次數(shù)據(jù)，由牛頓第二定律算出結(jié)果.第二十四頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。學(xué)過單擺的周期公式以后，有的同學(xué)對鐘擺產(chǎn)生了興趣，他們先研究用厚度和質(zhì)量分布均勻的方木板(如一把米尺)做成的擺(這種擺被稱為復(fù)擺)，如以以下圖 讓其在豎直平面內(nèi)做小角度擺動(dòng)，C點(diǎn)為重心，板長為l，周期用T表示甲同學(xué)猜測：復(fù)擺的周期應(yīng)該與板的質(zhì)量有關(guān)；第二十五頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。乙同學(xué)猜測：復(fù)擺的擺長應(yīng)該是懸點(diǎn)到重心的距離；丙同學(xué)猜測：復(fù)擺的擺長應(yīng)該大于.為了研究以上猜測是否正確，他們進(jìn)行了下面的實(shí)驗(yàn)探索： (1)把兩個(gè)相同的木

12、板完全重疊在一起，用透明膠(質(zhì)量不計(jì))粘好，測量其擺動(dòng)周期，發(fā)現(xiàn)與單個(gè)木板擺動(dòng)時(shí)的周期相同，重做屢次仍有這樣的特點(diǎn)，那么證明了甲同學(xué)的猜測是_的(選填“正確或“錯(cuò)誤)；第二十六頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。(2)用T0表示把板長為l的復(fù)擺看成擺長為 單擺的周期計(jì)算值，用T表示板長為l復(fù)擺的實(shí)際測量值 .計(jì)算與測量的數(shù)據(jù)如下表：板長l/cm255080100120150周期計(jì)算值T0/s0.701.001.271.411.551.73周期測量值T/s0.811.161.471.641.802.01第二十七頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。由上表可知，復(fù)擺的等效擺長 (填“大于“小于或“等于)(3)為了進(jìn)一步定量研究，同學(xué)們用描點(diǎn)作圖法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，所選坐標(biāo)如以以下圖請?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出TT0的圖象第二十八頁，編輯于星期五：七點(diǎn) 五十五分。問題解答：(1)兩個(gè)相同的木板擺動(dòng)周期與單個(gè)木板擺動(dòng)周期相同，說明周期與木板質(zhì)量無關(guān)，甲同學(xué)錯(cuò)誤(2)由表格數(shù)據(jù)可知，無