2020選考物理-選修3-4-第十一章-實(shí)驗(yàn)14-探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系課件

實(shí)驗(yàn)14探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)14探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系一、實(shí)驗(yàn)原理一、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)裝置圖及器材帶有鐵夾的鐵架臺(tái)、中心有小孔的金屬小球，不易伸長(zhǎng)的細(xì)線(約1米)、停表、毫米刻度尺和三角板。二、實(shí)驗(yàn)裝置圖及器材帶有鐵夾的鐵架臺(tái)、中心有小孔的金屬小球，三、實(shí)驗(yàn)步驟1.讓細(xì)線的一端穿過(guò)金屬小球的小孔，然后打一個(gè)比小孔大一些的線結(jié)，做成單擺。2.把細(xì)線的上端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，在單擺平衡位置處作上標(biāo)記，如圖所示。三、實(shí)驗(yàn)步驟1.讓細(xì)線的一端穿過(guò)金屬小球的小孔，然后打一個(gè)比2020選考物理-選修3-4-第十一章-實(shí)驗(yàn)14-探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系課件四、數(shù)據(jù)處理圖象法四、數(shù)據(jù)處理圖象法

注意事項(xiàng)1.構(gòu)成單擺的條件：細(xì)線的質(zhì)量要小、彈性要小，選用體積小、密度大的小球，擺角不超過(guò)5°。2.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。注意事項(xiàng)3.用毫米刻度尺量出擺線長(zhǎng)度l′，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑，即得出金屬小球半徑r，計(jì)算出擺長(zhǎng)l＝l′＋r。4.測(cè)周期的方法 (1)要從擺球過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)。因?yàn)榇颂幩俣却蟆⒂?jì)時(shí)誤差小，而最高點(diǎn)速度小、計(jì)時(shí)誤差大。 (2)要測(cè)多次全振動(dòng)的時(shí)間來(lái)計(jì)算周期。如在擺球平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表，以后每當(dāng)擺球從同一方向通過(guò)平衡位置時(shí)計(jì)數(shù)1次。3.用毫米刻度尺量出擺線長(zhǎng)度l′，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑，【例】某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。 (1)他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開(kāi)有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，如圖1所示。這樣做的目的是________(填字母代號(hào))。圖1【例】某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。圖1A.保證擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變B.可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確C.需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié)D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)(2)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺量得懸點(diǎn)到擺球最低端和上端的長(zhǎng)度l1＝0.9990m，l2＝0.9870m，則單擺擺長(zhǎng)為_(kāi)_____m。(3)下列振動(dòng)圖象真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的四種操作過(guò)程，圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開(kāi)始，A、B、C均為30次全振動(dòng)的圖象，已知sin5°＝0.087，sin15°＝0.26，這四種操作過(guò)程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是________(填字母代號(hào))。A.保證擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變解析(1)在“探究影響單擺周期的因素”實(shí)驗(yàn)中，要使單擺在擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變，而且擺長(zhǎng)便于調(diào)節(jié)，故選項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤。(3)單擺振動(dòng)的擺角θ≤5°，當(dāng)θ＝5°時(shí)單擺振動(dòng)的振幅A＝lsin5°＝0.087m＝8.7cm，且為計(jì)時(shí)準(zhǔn)確，在擺球擺至平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。答案(1)AC

(2)12.0

0.9930

(3)A解析(1)在“探究影響單擺周期的因素”實(shí)驗(yàn)中，要使單擺在擺圖2圖2答案B

2答案B22.用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。圖3(1)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在下列器材中選用________(選填選項(xiàng)前的字母)。A.長(zhǎng)度為1m左右的細(xì)線B.長(zhǎng)度為30cm左右的細(xì)線C.直徑為1.8cm的塑料球D.直徑為1.8cm的鐵球2.用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。圖3(2)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則重力加速度g＝__________(用L、n、t表示)。(3)下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做了部分計(jì)算處理。組次123擺長(zhǎng)L/cm80.0090.00100.0050次全振動(dòng)時(shí)間t/s90.095.5100.5振動(dòng)周期T/s1.801.91

重力加速度g/(m·s－2)9.749.73

請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T＝________s，g＝________m/s2。(2)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振3.在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)擺動(dòng)時(shí)偏角滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測(cè)量周期的誤差，計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)，擺球應(yīng)是經(jīng)過(guò)最________(填“高”或“低”)點(diǎn)的位置，且用停表測(cè)量單擺完成多次全振動(dòng)所用的時(shí)間，求出周期。圖4甲中停表示數(shù)為一單擺全振動(dòng)50次所用的時(shí)間，則單擺振動(dòng)周期為_(kāi)_______。圖43.在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)擺動(dòng)時(shí)偏角滿足(2)用最小刻度為1mm的刻度尺測(cè)擺長(zhǎng)，測(cè)量情況如圖乙所示。O為懸掛點(diǎn)，從圖乙中可知單擺的擺長(zhǎng)為_(kāi)_______m。(3)若用L表示擺長(zhǎng)，T表示周期，那么重力加速度的表達(dá)式為g＝________。(4)考慮到單擺振動(dòng)時(shí)空氣浮力的影響后，學(xué)生甲說(shuō)：“因?yàn)榭諝飧×εc擺球重力方向相反，它對(duì)球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動(dòng)周期變大?！睂W(xué)生乙說(shuō)：“浮力對(duì)擺球的影響好像用一個(gè)輕一些的擺球做實(shí)驗(yàn)，因此振動(dòng)周期不變”，這兩個(gè)學(xué)生中________。A.甲的說(shuō)法正確B.乙的說(shuō)法正確C.兩學(xué)生的說(shuō)法都是錯(cuò)誤的(2)用最小刻度為1mm的刻度尺測(cè)擺長(zhǎng)，測(cè)量情況如圖乙所示(2)從懸點(diǎn)到球心的距離即為擺長(zhǎng)，可得L＝0.9980m。(4)