2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第十三章機械振動機械波實驗13用單擺測重力加速度學(xué)案新人教版

1、實驗13用單擺測重力加速度（1）探究單擺的運動規(guī)律.（2）利用單擺的周期公式測定重力加速度.由單擺的周期公式t2，可得出gl，測出單擺的擺長l和振動周期t，就可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭.單擺，游標(biāo)卡尺，毫米刻度尺，停表.（1）做單擺：取約1 m長的細(xì)絲線穿過帶中心孔的小鋼球，并打一個比小孔大一些的結(jié)，然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上，讓擺球自然下垂，如圖所示.（2）測擺長：用毫米刻度尺量出擺線長l（精確到毫米），用游標(biāo)卡尺測出小球直徑d，則單擺的擺長ll.（3）測周期：將單擺從平衡位置拉開一個角度（小于5），然后釋放小球，記下單擺擺動3050次的總時間，算出平均每擺動一次的時間，即為單擺的振

2、動周期.（4）改變擺長，重做幾次實驗.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?2.圖象法由單擺的周期公式t2可得lt2，因此以擺長l為縱軸、以t2為橫軸作出的l-t2圖象是一條過原點的直線，如圖所示，求出斜率k，即可求出g值，g42k.項目產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測量時間（單擺周期）及擺長時產(chǎn)生誤差（1）多次測量求平均值.（2）計時從單擺經(jīng)過平衡位置時開始系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身（1）擺球要選體積小，密度大的.（2）最大擺角要小于等于5（1）選用1 m左右的細(xì)線.（2）懸線頂端不能晃動，需用夾子

3、夾住，保證頂點固定.（3）小球在同一豎直面內(nèi)擺動，且擺角小于等于5.（4）選擇在擺球擺到平衡位置處開始計時，并數(shù)準(zhǔn)全振動的次數(shù).（5）小球自然下垂時，用毫米刻度尺量出懸線長l，用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長llr.考點一 教材原型實驗（2019北京海淀期中）在用圖所示單擺“測重力加速度”的實驗中，某同學(xué)的操作步驟如下：a.取一根細(xì)線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上；b.用米尺測量細(xì)線長度為l，l與小球半徑之和記為擺長；c.緩慢拉動小球，使細(xì)線偏離豎直方向約為5位置由靜止釋放小球；d.用秒表記錄小球完成n次全振動所用的總時間t，計算單擺周期t；e.用公式g

4、計算當(dāng)?shù)刂亓铀俣?；f.改變細(xì)線長度，重復(fù)b、c、d、e步驟，進行多次測量.（1）在上述步驟中，錯誤的是（寫出該步驟的字母）；改正后正確的應(yīng)該是.（2）該同學(xué)為了減少誤差，利用上述未改正錯誤測量中的多組實驗數(shù)據(jù)做出了l-t2圖象，該圖象對應(yīng)圖中的圖.abcd（3）（多選）在“用單擺測定重力加速度”的正確實驗中，下列做法有利于減小實驗誤差的是.a.適當(dāng)加長擺線b.質(zhì)量相同，體積不同的擺球，應(yīng)選用體積較大的c.單擺偏離平衡位置的角度不能太大d.當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時開始計時，經(jīng)過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期（4）北京時間2005年5月22日上午10點05分，中國女子登山隊首次

5、登上珠穆朗瑪峰頂峰，五星紅旗再一次在珠峰峰頂飄揚.若登山隊員利用單擺來確定珠峰的高度，測得該單擺在海平面處的周期是t0，在峰頂?shù)闹芷谑莟，則珠峰頂峰的海拔高度h.（地球可看作質(zhì)量均勻分布的半徑為r的球體） 解析：（1）擺線長度與擺球半徑之和是單擺的擺長，由實驗步驟可知，步驟e錯誤，單擺擺長ll，由單擺周期公式t2，可知重力加速度g.（2）單擺擺長：ll，由單擺周期公式：t2可知，lt2，把擺線長度l作為擺長，當(dāng)t0時，l，lt2圖象在橫軸上有截距，由圖示圖象可知，c正確.（3）適當(dāng)加長擺線可以使周期大些，減小擺長與周期的測量誤差，從而減小實驗誤差，故a正確；為減小阻力對實驗的影響，質(zhì)量相同，體

6、積不同的擺球，應(yīng)選用體積較小的，故b錯誤；單擺在小擺角下的擺動為筒諧振動，單擺偏離平衡位置的角度不能太大，故c正確；當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時開始計時，經(jīng)過一次全振動后停止計時，用此時間間隔作為單擺振動的周期，測量的偶然誤差較大，從而使實驗誤差較大，故d錯誤.（4）由萬有引力公式與牛頓第二定律得：gmg，gmg；由單擺周期公式可知，在海平面處：t02，在珠峰峰頂：t2，解得：hr.答案：（1）eg（2）c（3）ac（4）r本題考查了用單擺測重力加速度實驗，知道實驗原理與實驗注意事項是解題的前提與關(guān)鍵，應(yīng)用單擺周期公式即可解題，平時要注意基礎(chǔ)知識的學(xué)習(xí)與積累.考點二 實驗拓展與創(chuàng)新某同學(xué)利用單擺測量重

7、力加速度.（1）（多選）為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是.a.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球b.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細(xì)線c.實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動d.擺長一定的情況下，擺的振幅盡量大（2）如圖所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1 m的單擺.實驗時，由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺，于是他先讓擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點，測出單擺的周期t1；然后保持懸點位置不變，設(shè)法將擺長縮短一些，再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點，并測出單擺的周期t2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點之間的距離l.用上述測量結(jié)果，寫出重力加速度的表達式g.解析：（1）組裝單擺時，懸線應(yīng)選用不易伸長的細(xì)線；擺球選擇體積小、密