【走向高考】2012年高考物理總復習 選3-4-第5講 實驗(一)用單擺測定重力加速度實驗課件

1、實驗目的實驗目的1明確用單擺測定重力加速度的原理和方法明確用單擺測定重力加速度的原理和方法2學會用單擺測當?shù)氐闹亓铀俣龋瑢W會減小實驗學會用單擺測當?shù)氐闹亓铀俣?，學會減小實驗誤差的方法誤差的方法3知道如何選擇實驗器材，能熟練地使用秒表知道如何選擇實驗器材，能熟練地使用秒表實驗原理實驗原理物理學中的單擺是在一根細線的一端系一小球，另物理學中的單擺是在一根細線的一端系一小球，另一端固定于懸點，若細線的伸長和質(zhì)量可忽略，且小球的一端固定于懸點，若細線的伸長和質(zhì)量可忽略，且小球的直徑遠小于線長，這樣的裝置稱為單擺直徑遠小于線長，這樣的裝置稱為單擺由于一般單擺的周期都不是太長，擺長在由于一般單擺的周期

2、都不是太長，擺長在1m左右的左右的單擺，其周期大約單擺，其周期大約2s，依靠人為操作的秒表來測量單擺振，依靠人為操作的秒表來測量單擺振動一個周期的時間，其誤差必然較大，所以，我們不是測動一個周期的時間，其誤差必然較大，所以，我們不是測量單擺振動一個周期的時間，而是測量幾十個周期的總時量單擺振動一個周期的時間，而是測量幾十個周期的總時間，再來利用平均值確定一個周期的時間，從而減小由于間，再來利用平均值確定一個周期的時間，從而減小由于人為操作而產(chǎn)生的誤差人為操作而產(chǎn)生的誤差實驗器材實驗器材鐵架臺和鐵夾，金屬小球鐵架臺和鐵夾，金屬小球(球上有一通過球心的小孔球上有一通過球心的小孔)，秒表，細線秒表，

3、細線(長約長約1m)，刻度尺，刻度尺(最小刻度為最小刻度為mm)實驗步驟實驗步驟1讓細線穿過球上的小孔，在細線一端打一個稍大讓細線穿過球上的小孔，在細線一端打一個稍大些的線結(jié)，制成一個單擺些的線結(jié)，制成一個單擺2將小鐵夾固定在鐵架臺的上端，將鐵架臺放在實將小鐵夾固定在鐵架臺的上端，將鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸出桌面之外，然后將單擺的上端固定在驗桌邊，使鐵夾伸出桌面之外，然后將單擺的上端固定在鐵架臺的上端，使擺球自然下垂，在實驗桌邊緣正對擺球鐵架臺的上端，使擺球自然下垂，在實驗桌邊緣正對擺球(或擺線或擺線)處做上記號，如圖所示，實驗時以擺球通過此標處做上記號，如圖所示，實驗時以擺球通過此標志為

4、準志為準3用刻度尺測量單擺的擺長用刻度尺測量單擺的擺長(擺線靜止時從懸點到球擺線靜止時從懸點到球心的距離心的距離)4將單擺從平衡位置拉開一小角度，再釋放小球，將單擺從平衡位置拉開一小角度，再釋放小球，當小球擺動穩(wěn)定后，過最低位置當小球擺動穩(wěn)定后，過最低位置(即標志處即標志處)時，用秒表開時，用秒表開始計時，測量單擺全振動始計時，測量單擺全振動30次次(或或50次次)的時間，求出單擺的時間，求出單擺一次全振動的時間，即單擺振動的周期一次全振動的時間，即單擺振動的周期5改變擺長，反復測量改變擺長，反復測量3次，算出周期次，算出周期T及測出的擺及測出的擺長長L，將每次實驗數(shù)據(jù)填入實驗記錄表格中，將每

5、次實驗數(shù)據(jù)填入實驗記錄表格中數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理1實驗數(shù)據(jù)記錄實驗數(shù)據(jù)記錄實驗次實驗次數(shù)數(shù)擺線長擺線長L/m擺球直徑擺球直徑d/m振動次振動次數(shù)數(shù)n振動時間振動時間t/s周期周期Tt1233將測得的重力加速度與當?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值進將測得的重力加速度與當?shù)刂亓铀俣鹊臄?shù)值進行比較，分析產(chǎn)生誤差的可能原因行比較，分析產(chǎn)生誤差的可能原因注意事項注意事項1選擇材料時應選擇細而不易伸長的線，長度一般選擇材料時應選擇細而不易伸長的線，長度一般不應短于不應短于1m，小球應選密度較大的金屬球，直徑應較小，小球應選密度較大的金屬球，直徑應較小，一般不超過一般不超過2cm.2單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應

6、夾單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動發(fā)生擺線下滑，擺長改變緊在鐵夾中，以免擺動發(fā)生擺線下滑，擺長改變3注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過注意擺動時控制擺線偏離豎直方向不超過10.4擺球擺動時，要使之保持在同一豎直面內(nèi)，不要擺球擺動時，要使之保持在同一豎直面內(nèi)，不要形成圓錐擺，檢查擺是否在同一個平面內(nèi)應從側(cè)面觀察擺形成圓錐擺，檢查擺是否在同一個平面內(nèi)應從側(cè)面觀察擺的擺動情況的擺動情況5計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過最低位置計算單擺的振動次數(shù)時，應以擺球通過最低位置時開始計時，以后擺球應從同一方向通過做有標志的最低時開始計時，以后擺球應從同一方向通過做有標志的最低

7、點時計數(shù)，并且采用倒數(shù)到點時計數(shù)，并且采用倒數(shù)到0開始記時計數(shù)的方法，即開始記時計數(shù)的方法，即4、3、2、1、0，在數(shù)到，在數(shù)到“0”時同時按下秒表開始記時計數(shù)時同時按下秒表開始記時計數(shù)6要測出要測出30到到50次全振動的時間，取平均值的辦法次全振動的時間，取平均值的辦法求周期求周期.實驗目的實驗目的測定玻璃折射率測定玻璃折射率實驗器材實驗器材玻璃磚，白紙，大頭針，量角器，圓規(guī)，三角板，玻璃磚，白紙，大頭針，量角器，圓規(guī)，三角板，圖釘圖釘實驗原理實驗原理如圖所示如圖所示實驗步驟實驗步驟1用圖釘把白紙固定在木板上用圖釘把白紙固定在木板上2在白紙上畫一條直線在白紙上畫一條直線aa，并取，并取aa上

8、的一點上的一點O為入為入射點，作過射點，作過O的法線的法線MN.3畫出線段畫出線段AO作為入射線，并在作為入射線，并在AO上插上上插上P1、P2兩根大頭針兩根大頭針4在白紙上放上玻璃磚，使其中一個長邊與直線在白紙上放上玻璃磚，使其中一個長邊與直線aa對齊，并畫出另一條對齊線對齊，并畫出另一條對齊線bb.5通過玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，使通過玻璃磚觀察并調(diào)整視線方向，使P1的像被的像被P2擋住，然后在觀察一側(cè)插上大頭針擋住，然后在觀察一側(cè)插上大頭針P3，使，使P3擋住擋住P2、P1的的像，再插上像，再插上P4擋住擋住P3和和P2、P1的像的像6移去玻璃磚，拔去大頭針，由大頭針移去玻璃磚，拔去大頭

9、針，由大頭針P3、P4的針的針孔位置確定出射光線孔位置確定出射光線OB及出射點及出射點O，連接，連接O、O得線段得線段OO.7用量角器測量入射角用量角器測量入射角1和折射角和折射角2，并查出其正，并查出其正弦值弦值sin1和和sin2.注意事項注意事項1玻璃磚應選用厚度、寬度較大的玻璃磚應選用厚度、寬度較大的2大頭針要插得豎直，且間隔要大些大頭針要插得豎直，且間隔要大些3入射角不宜過大或過小，一般在入射角不宜過大或過小，一般在1575之之間間4玻璃磚的折射面要畫準，不能用玻璃磚界面代替玻璃磚的折射面要畫準，不能用玻璃磚界面代替直尺畫界線直尺畫界線5實驗過程中，玻璃磚和白紙的相對位置不能改變實驗

10、過程中，玻璃磚和白紙的相對位置不能改變.實驗目的實驗目的1了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件了解光波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件2觀察雙縫干涉圖樣觀察雙縫干涉圖樣3測定單色光的波長測定單色光的波長實驗原理實驗原理單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，單色光通過單縫后，經(jīng)雙縫產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，圖樣中相鄰兩條亮圖樣中相鄰兩條亮(暗暗)紋間距紋間距x與雙縫間距與雙縫間距d、雙縫到屏、雙縫到屏的距離的距離l、單色光的波長、單色光的波長之間滿足之間滿足dx/l.實驗器材實驗器材雙縫干涉儀一套，米尺，測量頭雙縫干涉儀一套，米尺，測量頭實驗步驟實驗步驟1如下圖所示，把直徑約如下圖所示，把直徑約10cm、長約、

11、長約1m的遮光筒的遮光筒水平放在光具座上，遮光筒的一端裝有雙縫，另一端裝有水平放在光具座上，遮光筒的一端裝有雙縫，另一端裝有毛玻璃屏毛玻璃屏2接好光源，打開開關(guān)，調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)接好光源，打開開關(guān)，調(diào)節(jié)光源的高度，使它發(fā)出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮出的光束能夠沿著遮光筒的軸線把屏照亮3安裝單縫和雙縫，單縫和雙縫間距離約為安裝單縫和雙縫，單縫和雙縫間距離約為5cm10cm，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這，使縫相互平行，中心大致位于遮光筒的軸線上，這時在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣時在屏上就會看到白光的雙縫干涉圖樣4在單縫和光源間放上濾光片，觀察單色光的雙縫在單縫和光

12、源間放上濾光片，觀察單色光的雙縫干涉圖樣干涉圖樣5分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化分別改變?yōu)V光片和雙縫，觀察干涉圖樣的變化命題規(guī)律命題規(guī)律考查用單擺測重力加速度的實驗原理、考查用單擺測重力加速度的實驗原理、步驟、誤差分析步驟、誤差分析考例考例1(2009浙江理綜浙江理綜)(1)在在“探究單擺周期與擺探究單擺周期與擺長的關(guān)系長的關(guān)系”實驗中，兩位同學用游標卡尺測量小球的直徑實驗中，兩位同學用游標卡尺測量小球的直徑如圖甲、乙所示測量方法正確的是如圖甲、乙所示測量方法正確的是_(選填選填“甲甲”或或“乙乙”)(2)實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動，為了實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動

13、，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)，在擺球運動最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如最低點的左、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的光敏電阻阻值R隨時間隨時間t變化圖線如圖丁所示，則該單擺變化圖線如圖丁所示，則該單擺的振動周期為的振動周期為_若保持懸點到小球頂點的繩長不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變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一個小球進行實驗，倍的另一個小球進行實驗，則該單擺的周期將則

14、該單擺的周期將_(填填“變大變大”、“不變不變”或或“變小變小”)，圖丁中，圖丁中t將將_(填填“變大變大”、“不變不變”或或“變小變小”)解析解析(1)游標卡尺兩外測量爪對齊時，甲圖放小球游標卡尺兩外測量爪對齊時，甲圖放小球的地方并不對齊，正確的是乙圖的地方并不對齊，正確的是乙圖(2)一個周期內(nèi)小球應該兩次經(jīng)過最低點，使光敏電一個周期內(nèi)小球應該兩次經(jīng)過最低點，使光敏電阻的阻值發(fā)生變化，故周期為阻的阻值發(fā)生變化，故周期為t12t0t12t0；小球的直；小球的直徑變大后，擺長變長，周期變大；使得每次經(jīng)過最低點的徑變大后，擺長變長，周期變大；使得每次經(jīng)過最低點的時間變長時間變長答案答案(1)乙乙(

15、2)2t0變大變大變大變大(2010重慶模擬重慶模擬)在在“用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度”的實的實驗中，為防止擺球在擺動過程中形成驗中，為防止擺球在擺動過程中形成“圓錐擺圓錐擺”，實驗中，實驗中采用了如圖甲所示的雙線擺，測出擺線長度為采用了如圖甲所示的雙線擺，測出擺線長度為L，線與水，線與水平橫桿夾角為平橫桿夾角為，擺球半徑為，擺球半徑為r.若測出擺動的周期為若測出擺動的周期為T，則，則此地重力加速度為此地重力加速度為_；某同學用；某同學用10分度的游標卡尺分度的游標卡尺測量擺球的直徑時主尺和游標如圖乙所示，則擺球的半徑測量擺球的直徑時主尺和游標如圖乙所示，則擺球的半徑r為為_mm

16、.命題規(guī)律命題規(guī)律根據(jù)測定玻璃的折射率的原理和步驟，根據(jù)測定玻璃的折射率的原理和步驟，判斷測量方法是否正確或分析實驗誤差判斷測量方法是否正確或分析實驗誤差考例考例2(2010福建理綜福建理綜)某同學利用某同學利用“插針法插針法”測測定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行正確操作后，定玻璃的折射率，所用的玻璃磚兩面平行正確操作后，作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示作出的光路圖及測出的相關(guān)角度如圖所示此玻璃的折此玻璃的折射率計算公式為射率計算公式為n_(用圖中的用圖中的1、2表示表示)；如如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇，為了減小誤差，應

17、選用寬度誤差，應選用寬度_(填填“大大”或或“小小”)的玻璃磚的玻璃磚來測量來測量(2010江蘇南京模擬江蘇南京模擬)如圖所示，一半圓形玻璃磚外如圖所示，一半圓形玻璃磚外面插上面插上P1、P2、P3、P4四枚大頭針時，四枚大頭針時，P3、P4恰可擋住恰可擋住P1、P2所成的像，則該玻璃磚的折射率所成的像，則該玻璃磚的折射率n_.有一同學有一同學把大頭針插在把大頭針插在P1和和P2位置時，沿著位置時，沿著P4、P3 的方向看不到的方向看不到大頭針的像，其原因是大頭針的像，其原因是_.答案答案1.73經(jīng)過經(jīng)過P1P2的光線在的光線在MN處發(fā)生全反射處發(fā)生全反射考例考例3在在“用雙縫干涉測量光的波長

18、用雙縫干涉測量光的波長”實驗中，實驗中，實驗裝置如圖甲所示實驗裝置如圖甲所示(1)以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行了調(diào)節(jié)并以線狀白熾燈為光源，對實驗裝置進行了調(diào)節(jié)并觀察實驗現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點：觀察實驗現(xiàn)象后，總結(jié)出以下幾點：A燈絲和單縫及雙縫必須平行放置燈絲和單縫及雙縫必須平行放置B干涉條紋與雙縫垂直干涉條紋與雙縫垂直C干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)干涉條紋疏密程度與雙縫寬度有關(guān)D干涉條紋間距與光的波長有關(guān)干涉條紋間距與光的波長有關(guān)以上幾點中你認為正確的是以上幾點中你認為正確的是_(2)當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條刻度線時，當測量頭中的分劃板中心刻線對齊某條刻度線時，手輪上的示數(shù)如

19、圖乙所示，該讀數(shù)為手輪上的示數(shù)如圖乙所示，該讀數(shù)為_mm.(3)如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在如果測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，如圖丙所示，則在這種情況下測量干涉條紋同一方向上，如圖丙所示，則在這種情況下測量干涉條紋的間距的間距x時，測量值時，測量值_實際值實際值(填填“大于大于”、“小于小于”或或“等于等于”)(2)固定刻度讀數(shù)為固定刻度讀數(shù)為0.5mm，可動刻度讀數(shù)為，可動刻度讀數(shù)為20.2，所，所以測量結(jié)果為以測量結(jié)果為0.5mm20.20.01mm0.702mm.(3)測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一測量頭中的分劃板中心刻線與干涉條紋不在同一方向上，由幾何知識可知測量頭的讀數(shù)大于條紋間的實際方向上，由幾何知識可知測量頭的讀數(shù)大于條紋間的實際距離距離答案答案(1)ACD(2)0.702(3)大于大于在利用雙縫干涉測定光波波長時，首先調(diào)節(jié)光源、在利用雙縫干涉測定光波波長時，首先調(diào)節(jié)光源、濾光片、單縫和雙縫的中心均位于遮光筒的中心軸線上，濾光片、單縫和雙縫的中心均位于遮光筒的中心軸線上，并使單縫和雙縫豎直并且互相平