物理實驗14 探究單擺的運動 用單擺測定重力加速度

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1、實驗實驗1414探究單擺的運動探究單擺的運動 用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度-2-一、實驗?zāi)康?.會用單擺測定重力加速度。2.會使用停表。二、實驗原理三、實驗器材帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球、不易伸長的細(xì)線(約1 m)、停表、刻度尺和游標(biāo)卡尺。-3-四、實驗步驟-4-五、數(shù)據(jù)處理1.公式法將幾次測得的周期T和擺長l分別代入關(guān)系式g= ,算出各組數(shù)據(jù)對應(yīng)的重力加速度g的值,再算出g的平均值,即為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊闹怠?.圖象法-5-六、注意事項1.實驗所用的單擺應(yīng)符合理論要求,即線要細(xì)、輕、不易伸長,擺球要體積小、質(zhì)量大(密度大)。2.單擺懸線上端要固定,即用鐵夾夾緊,以免擺

2、球擺動時擺線長度不穩(wěn)定。3.測量單擺周期時,應(yīng)從擺球經(jīng)過平衡位置(即最低點)時開始計時,以后擺球從同一方向通過平衡位置時進(jìn)行計數(shù),且在數(shù)“零”的同時按下停表,開始計時、計數(shù)。4.擺動時,要使之保持在同一個運動平面內(nèi),且偏角小于5,不要形成圓錐擺。-6-證明單擺的運動為簡諧運動。 -7-考點一考點二考點三實驗原理與操作實驗原理與操作例1根據(jù)單擺周期公式T=2 ,可以通過實驗測量出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖所示,將細(xì)線的上端固定在鐵架臺上,下端系一小鋼球,就做成了單擺。-8-考點一考點二考點三(1)用游標(biāo)卡尺測量小鋼球直徑,示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為mm。 -9-考點一考點二考點三(2)(多選)以下是實驗

3、過程中的一些做法,其中正確的有。 A.擺線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的,并且盡可能長一些B.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的C.為了使擺的周期大一些,以方便測量,開始時拉開擺球,使擺線相距平衡位置有較大的角度D.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5,在釋放擺球的同時開始計時,當(dāng)擺球回到開始位置時停止計時,時間間隔t即為單擺周期TE.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5,釋放擺球,當(dāng)擺球擺動穩(wěn)定后,從平衡位置開始計時,記下擺球做50次全振動所用的時間t,則單擺周期T= 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-10-考點一考點二考點三規(guī)律總結(jié)用單擺測重力加速度的兩點提醒(1)該實驗為測量性實驗,要從多方面減

4、小誤差:擺球要體積小且密度大;偏角不大于5;測量擺長時,要從懸點到球心;多次測量取平均值;對停表要正確讀數(shù)等。(2)游標(biāo)卡尺是重要的測量儀器,讀數(shù)規(guī)則是讀數(shù)=主尺上的整毫米數(shù)+精確度n(n為游標(biāo)尺上與主尺某一刻度對齊的格數(shù))。-11-考點一考點二考點三數(shù)據(jù)處理與誤差分析數(shù)據(jù)處理與誤差分析例2在探究單擺周期與擺長關(guān)系的實驗中,(1)關(guān)于安裝儀器及測量時的一些實驗操作,下列說法中正確的是()A.用最小刻度為毫米的刻度尺測出擺線的長度,記為擺長lB.先將擺球和擺線放在水平桌面上測量擺長l,再將單擺懸掛在鐵架臺上C.使擺線偏離豎直方向某一角度(接近5),然后由靜止釋放擺球D.測出擺球兩次通過最低點的時

5、間間隔記為此單擺振動的周期-12-考點一考點二考點三(2)實驗測得的數(shù)據(jù)如下表所示: -13-考點一考點二考點三請將測量數(shù)據(jù)標(biāo)在圖中,并在圖中作出T2隨l變化的關(guān)系圖象。(3)根據(jù)數(shù)據(jù)及圖象可知單擺周期的二次方與擺長的關(guān)系是。 (4)根據(jù)圖象,可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹閙/s2。(=3.14,結(jié)果保留三位有效數(shù)字) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-14-考點一考點二考點三(1)只要測出單擺的擺長l和周期T,就可以根據(jù)g= ,求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。(2)l為等效擺長,是從懸點到擺球重心的距離,要區(qū)分?jǐn)[長和擺線長;懸點實質(zhì)為擺球擺動所在圓弧的圓心。(3)g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?15-考點一考點二考

6、點三實驗拓展與創(chuàng)新實驗拓展與創(chuàng)新例3(1)在探究單擺周期與擺長的關(guān)系實驗中,兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑的操作如圖甲、乙所示。測量方法正確的是(選填“甲”或“乙”)。 -16-考點一考點二考點三(2)實驗時,若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動,為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù),在擺球運動的最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻,如圖丙所示。光敏電阻與某一自動記錄儀相連,該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t的變化圖線如圖丁所示,則該單擺的振動周期為。若保持懸點到小球頂點的繩長不變,改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實驗,則該單擺的周期將(選填“變大”“不變”或“變小”),圖丁中

7、的t將(選填“變大”“不變”或“變小”)。 答案解析解析關(guān)閉(1)應(yīng)該用游標(biāo)卡尺兩外測量爪對齊的地方測量,正確的是圖乙。(2)一個周期內(nèi)小球是兩次經(jīng)過最低點,使光敏電阻的阻值發(fā)生變化,故周期應(yīng)為t1+2t0-t1=2t0;小球的直徑變大后,擺長變長,周期變大;同時小球直徑變大后使得每次經(jīng)過最低點時擺球的擋光的時間變長,即t變大。 答案解析關(guān)閉(1)乙(2)2t0變大變大-17-121.(2016安徽合肥模擬)(1)在用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶嶒炛?除帶橫桿的鐵架臺、鐵夾、停表、游標(biāo)卡尺、刻度尺之外,還必須選用的器材,正確的一組是。 A.約1 m的不可伸長的細(xì)線,半徑約1 cm的小鐵球B.約

8、0.1 m的不可伸長的細(xì)線,半徑約1 cm的小鐵球C.約0.1 m的不可伸長的細(xì)線,半徑約1 cm的小塑料球D.約1 m的不可伸長的細(xì)線,半徑約1 cm的小塑料球(2)測量小球直徑時游標(biāo)卡尺如圖甲所示,讀數(shù)為 cm。 -18-12(3)某同學(xué)在處理數(shù)據(jù)的步驟中,以 為縱坐標(biāo),以周期T為橫坐標(biāo),作出如圖乙所示的圖象,已知該圖線的斜率為k=0.500,則重力加速度為m/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字,=3.14) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-19-122.某同學(xué)在用單擺測定重力加速度的實驗中進(jìn)行了如下的操作:(1)用游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑如圖甲所示,可讀出擺球的直徑為cm。把擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺上,測量擺線長,通過計算得到擺長l。 -20-12(2)用停表測量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動穩(wěn)定且到達(dá)最低點時開始計時并記為1,單擺每經(jīng)過最低點計一次數(shù),當(dāng)數(shù)到n=60時停表的示數(shù)如圖乙所示,該單擺的周期是T=s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。 (3)測量出多組周期T、擺長l的數(shù)值后,畫出T2-l圖線如圖丙所示,此圖線斜率的物理意義是()(4)在(3)中,描點時若誤將擺線長當(dāng)作擺長,那么畫出的直線將不通過原點,由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比,其大小()A.偏大B.偏小C.不變 D.都有可能 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉