高考歷史 第11章 第3節(jié) 探究單擺的運動 用單擺測定重力加速度知識研習(xí)課件 魯科版選修34

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1、 1實驗?zāi)康?(1)探究單擺的運動 (2)學(xué)會用單擺測重力加速度 2實驗原理 3實驗器材 帶孔1個、線繩1條(約1 m長)、毫米刻度尺、秒表、帶鐵夾的鐵架臺小鋼球小鋼球游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺考點實驗過程1實驗步驟(1)做單擺讓線的一端穿過小球的小孔，然后打一個比小孔大一些的結(jié)把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上并把鐵架臺放在實驗桌邊(如圖所示)使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂，在單擺平衡位置處做上標(biāo)記 (3)測周期：將單擺從平衡位置拉開一個角度，且滿足擺角小于10，然后釋放擺球，當(dāng)單擺擺動穩(wěn)定后，過平衡位置時用秒表開始計時，測量3050次全振動的時間計算出平均擺動一次的時間，即為單擺的振動周期T.l/m

2、T/sT2/s2 根據(jù)上表中數(shù)據(jù)作出圖線 (2)平均值法：每改變一次擺長，測量一組數(shù)據(jù)，計算一個g值多測幾組，求g的平均值 3注意事項 (1)為減小誤差，要從擺球過平衡位置時開始計時 (2)要測多次全振動的時間來計算周期 (3)構(gòu)成單擺的條件：細線的質(zhì)量要小，彈性要小，球要選用體積小、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，不能形成圓錐擺 (5)測擺長時應(yīng)在把擺球吊起后靜止時，從懸點起量到擺球的球心 4誤差分析 (1)系統(tǒng)誤差：主要來源于單擺模型本身是否符合要求，即懸點是否固定，球線是否符合要求，振動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)的振動等 (2)偶然誤差：主要來自時間

3、的測量上因此，要從擺球通過平衡位置開始計時，不能多計或漏計振動次數(shù) (3)減小偶然誤差的方法：通常采用兩種方法：多次測量求平均值；圖象法【案例1】(2008上海高考)在“用單擺測重力加速度”的實驗中，(1)某同學(xué)的操作步驟為：a取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上b用米尺量得細線長度lc在擺線偏離豎直方向5位置釋放小球d用秒表記錄小球完成n次全振動的總時間t，得到周期Tt/n按 上 述 方 法 得 出 的 重 力 加 速 度 值 與 實 際 值 相 比_(填“偏大”“相同”或“偏小”)(2)已知單擺在任意擺角時的周期公式可近似為T數(shù)為了用圖象法驗證該關(guān)系式，需要測量的物理

4、量有_；若某同學(xué)在實驗中得到了如圖所示的圖線，則圖象中的橫軸表示_【解析】(1)單擺擺長為擺線長度與小球半徑之和，因該同學(xué)將偏小的擺長代入公式計算，所得重力加速度的測量值偏小于實際值(2)為驗證該關(guān)系式，需要測量單擺在任意擺角時的周期T，根據(jù)公式與圖象的函數(shù)關(guān)系式可推導(dǎo)得到擺角0時橫軸的截距為T0.【答案】(1)偏小(2)T(或t、n)、T (1)如果已知擺球直徑為2.00 cm，讓刻度尺的零點對準(zhǔn)擺線的懸點，擺線豎直下垂，如圖甲所示，那么單擺擺長是_如果測定了40次全振動的時間如圖乙中秒表所示，那么秒表讀數(shù)是_s單擺的擺動周期是_s. (2)如果測得的g值偏小，不可能的原因是_(填寫代號)

5、A測擺長時，忘記了擺球的半徑 B擺線上端懸點未固定，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了 C開始計時時，秒表過早按下 D實驗中誤將39次全振動次數(shù)記為40次 (3)某同學(xué)在實驗中，測量6種不同擺長情況下單擺的振動周期，記錄表格如下： 以l為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，作出T2l圖線，并利用此圖線求重力加速度l/m0.40.50.80.91.01.2T/s1.261.421.791.902.002.20T2/s21.592.023.203.614.004.84【答案】(1)87.40 cm75.21.88(2)D(3)如圖所示9.86 m/s2【誤區(qū)警示】本題易出現(xiàn)的錯誤是：(1)本題中測擺長時很容易將刻度尺的示數(shù)誤認為擺長，而忽略了球的半徑(2)在讀秒表時，錯誤的估讀，秒表是齒輪傳送，不需估讀(3)利用圖象處理數(shù)據(jù)時，不是借助圖象的斜率，而是利用數(shù)據(jù)表中的一組或兩組數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致出現(xiàn)較大誤差