高三物理总复习 实验12 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度课件 鲁科

实验典例精析
题型一 实验步骤及原理的考查
例1 某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的 实验，但没有合适的摆球，他只好找到一块大小 为3 cm左右，外形不规则的大理石块代替小球， 实验步骤是 A．石块用细尼龙线系好，结点为M，将尼龙线的 上端固定于O点 B．用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长 C．将石块拉开一个大约α＝30°的角度，然后由 静止释放
2．选材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度 一般在1 m左右，小球应选用密度较大的金属球， 直径应较小，最好不超过2 cm. 3．单摆摆线的上端不可随意绕在带铁夹的杆上， 应夹紧在铁夹中，以免摆球摆动时发生摆线下滑、 摆长改变的现象．
4．注意控制单摆摆动时摆线与竖直方向的夹角不 超过10°，且摆动时，要使之保持在同一个竖直平 面内，不要形成圆锥摆．
【答案】 见解析 【规律总结】 (1)本实验是通过测周期利用周 期公式计算当地重力加速度，因此影响周期的 因素会对实验结果造成影响． (2)实验步骤的掌握要在实际操作中去领会每一 步的设置意图．
题型二 实验数据的处理方法
例2 下表是用单摆测定重力加速度实验中获得 的有关数据：
摆长l/m 0.4 0.6 0.8 1.2 周期T2/s2 1.6 2.4 3.2 4.8
•
【答案】 (1)如图11－3－4所示 (2)1.05 9.86 【规律总结】 (1)利用l－T2图象可以消除由于 摆长引起的系统误差． (2)用斜率求g时，两点的间距要尽量大一些．
题型三 创新实验
例3 (2009年高考浙江卷)(1)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 11 － 3 － 5 甲 、 乙 所 示 ． 测 量 方 法 正 确 的 是 ________( 选 填 “ 甲 ” 或“乙”)．
过程分析导引
一、实验步骤 1．做单摆 取约 1 m 长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比 小孔大一 些的结，然后把线 的另一端用铁夹固 定在铁 架台上， 并把铁架台放在实 验桌边，使铁夹伸 到桌面 以外，让摆球自然 下垂． 2．测摆长 用米尺量出摆线长 l，精确到毫米，用游标卡尺测出小 球直径 D，也精确到毫米，则单摆的摆长 l′＝l＋D2 .
【解析】 (1)用游标卡尺测量时被测物体应卡在测 脚处，不能位于测爪的根部，故乙正确．
(2)小球摆动到最低点时，挡光使得光敏电阻阻值增
大，从 t1 时刻开始，再经两次挡光完成一个周期，
故 T＝2t0；摆长为摆线长加小球半径，当小球直径
变大，则摆长增加，由周期公式 T＝2π
l 可知， g
周期变大；当小球直径变大，挡光时间增加，即 Δt
实验十二 探究单摆的运动、 用单摆测定重力加速度
知识要点归纳
实验目的 用单摆测定重力加速度．
实验原理
单摆做简谐运动时，其周期为 T＝2π
l ，故有 g
g＝4Tπ22l，因此测出单摆的摆长 l 和振动周期 T，
就可以求出当地的重力加速度 g 的值．
实验器材 长约1 m的细线、带有小孔的稍重的金属球、 带有铁夹的铁架台、毫米刻度尺、秒表、游标 卡尺．
5．摆长测量
三、误差分析 1．本实验系统误差主Biblioteka 来源于单摆模型本身是否 符合要求，即：
悬点是否固定，是单摆还是复摆，球、线是否符 合要求，振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振 动以及测量哪段长度作为摆长等等．只要注意了 上述这些方面，就可以使系统误差减小到远远小 于偶然误差而可忽略不计的程度． 2．本实验偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的 测量上，因此要注意测准时间(周期)，要从摆球通 过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方 法，不能多记或漏记振动次数．为了减小偶然误 差，应进行多次测量后取平均值．
(2)实验时，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11－3－6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变化的图线如图乙所示，则该单 摆的振动周期为________．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 ________( 填 “变大”、“不变”或“变小”)，图乙中的Δt将 ________(填“变大”、“不变”或“变小”)．
变大． 【答案】 (1)乙 (2)2t0 变大 变大
•11、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。 •12、首先是教师品格的陶冶，行为的教育，然后才是专门知识和技能的训练。 •13、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。2022/1/182022/1/18January 18, 2022 •14、孩子在快乐的时候，他学习任何东西都比较容易。 •15、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •16、一个人所受的教育超过了自己的智力，这样的人才有学问。 •17、好奇是儿童的原始本性，感知会使儿童心灵升华，为其为了探究事物藏下本源。2022年1月2022/1/182022/1/182022/1/181/18/2022 •18、人自身有一种力量，用许多方式按照本人意愿控制和影响这种力量，一旦他这样做，就会影响到对他的教育和对他发生作用的环境。 2022/1/182022/1/18
(2)该同学用OM的长作为摆长，这样做引起的系 统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还
是偏小？你认为用何方法可以解决摆长无法准确 测量的困难？
【解析】 (1)实验步骤中有重大错误的是： B：大理石重心到悬挂点间的距离才是摆长 C．最大偏角不能超过5° D：应在摆球经过平衡位置时计时 F：应该用各组的L、T求出各组的g后，再取平均 值