2018年高考物理一轮总复习第1章第4节探究单摆的运动用单摆测定重力加速度课件鲁科版选修3_4.ppt

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1、实验探究： 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度,1.基础知识,2.典例剖析,3.跟踪训练,选修3-4 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介,4.真题演练,一、基础知识,1.基础知识,数据处理,1悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证顶点固定 2强调在同一平面内振动且摆角小于10. 3选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数 4小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长l，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长Llr. 5选用一米左右的细线.,注意事项,1. 本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求，即：悬点是否固定，球、线是否符合要求，振动时是否在同一竖直平

2、面内等等只要注意到了上述的各种情况，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度 2. 本实验的偶然误差主要来自时间(单摆周期)的测量上，因此，要注意测准时间(周期)，应从单摆经过平衡位置开始计时，并采用倒数计时计数的方法，不要多记或漏记全振动的次数为了减小实验偶然误差，应多次测量再求平均值，或采用图象法,误差分析,L,对用单摆测重力加速度的理解,二、典例剖析,2. 典例剖析,【例5】 2015天津理综，9(2)某同学利用单摆测量重力加速度。 为了使测量误差尽量小，下列说法正确的是_。 A组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球 B组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C实验时须使摆球在同一竖

3、直面内摆动 D摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大,如图,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1 m的单摆。实验时,由于仅有量程为20 cm、精度为1 mm的钢板刻度尺,于是他先使摆球自然下垂，在竖直立柱上与摆球最下端处于同一水平面的位置做一标记点,测出单摆的周期T1；然后保持悬点位置不变,设法将摆长缩短一些,再次使摆球自然下垂,用同样方法在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离L。用上述测量结果,写出重力加速度的表达式: g_。,转解析,BC,转原题,【备选】 (2012天津卷，9)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素 他组装单摆时，在摆

4、线上端的悬点处， 用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁 架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示这样 做的目的是_(填字母代号) A保证摆动过程中摆长不变 B可使周期测量得更加准确 C需要改变摆长时便于调节 D保证摆球在同一竖直平面内摆动,解析 在“探究影响单摆周期的因素”实验中，要使单摆在摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项A、C正确、选项B、D错误,AC,他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L0.999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为_mm，单摆摆长为_m.,解析 摆球的直径d12 mm00.1 mm12.0 mm,

5、摆长lLd/20.999 0 m0.006 0 m0.993 0 m.,12.0,0.993,下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知 sin 50.087， sin 150.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_(填字母代号),解析 单摆振动的摆角5，当5时单摆振动的振幅Alsin 50.087 m8.7 cm，且为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项A正确、选项B、C、D错误,A,实验中单摆的振幅不能太大,摆球运动至平衡位置时开始计时.,1悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，

6、保证顶点固定 2强调在同一平面内振动且摆角小于10. 3选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数 4小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长l，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长Llr. 5选用一米左右的细线.,【变式训练4】某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作： (1)用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示,可读出摆球的直径为_cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上,测量摆线长,通过计算得到摆长L. (2)用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为n1,单摆每经过最低点记一次数,当数到n60时秒表的示数如图乙

7、所示,该单摆的周期是T_s(结果保留三位有效数字)。,2.06,2.28,(3)测量出多组周期T、摆长L的数值后,画出T2L图线如图丙,此图线斜率的物理意义是( ),转解析,(4)在(3)中,描点时若误将摆线长当作摆长,那么画出的直线将不通过原点,由图线斜率得到的重力加速度与原来相比,其大小( ) A偏大 B偏小 C不变 D都有可能,转原题,【备选】 下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据：,(1)利用上述数据在图右的坐标系中描绘出l T2图象 (2)利用图象，取T24.2 s2时，l_m重力加速度g_m/s2.,1.05,9.86,转解析,转原题,三、跟踪训练,3.跟踪训练,【跟踪训

8、练】 (1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长l和周期T计算重力加速度的公式是g_如果已知摆球直径为2.40 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图甲所示，那么单摆的摆长是_如果测定了40次全振动的时间如图乙中秒表所示，那么秒表读数是_ s，单摆的振动周期是_ s. (2)某同学在实验中，测量5种不同 摆长情况下单摆的振动周期,记录 表格如下：以l为横坐标，T2为纵坐标， 作出T2l图象，并利用图线 求重力加速度,总结： 数据处理有以下两种方法：(1)由周期公式推出重力加速度的表达式，再求出重力加速度的值；(2)用T2l图象的斜率求出重力加速度值,转 解析,转原题,解

9、析 (1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径大小为18.7 mm。 (2)根据用单摆测量重力加速度的实验要求可知选项A、B、E正确。 答案 (1)18.7 (2)ABE,解析显隐,18.7,ABE,没有影响,解析显隐,【跟踪训练】：将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外)，如图甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离L，并通过改变L而测出对应的摆动周期T，再以T2为纵轴、L为横轴作出函数关系图象，那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和

10、当地的重力加速度g. (1)现有如下测量工具：A. 时钟；B. 秒表；C. 天平；D. 毫米刻度尺本实验所需的测量工具有_； (2)如果实验中所得到的T2L关系图象 如图乙所示，那么真正的图象应 是a、b、c中的_； (3)小筒的深度h_ m，当 地的重力加速度g_m/s2.,转解析,转原题,四、真题演练,4.真题演练,【真题】(2011福建卷，19)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中； (1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为_cm. (2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是_(填选项前的字母) A把单摆从平衡位置拉开30的摆角，并在释放摆球的同时开始计时 B测量摆球通过最低点100次的时间t，则单摆周期为 C用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大 D选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小,转解析,0.97,C,转原题,