2011屆高中物理一輪復(fù)習(xí)精品資料實(shí)驗(yàn)十二 用單擺測(cè)定重力加速度 doc-高中物理

1、 永久免費(fèi)組卷搜題網(wǎng) 永久免費(fèi)組卷搜題網(wǎng)實(shí)驗(yàn)十二 用單擺測(cè)定重力加速度考情分析考試大綱考綱解讀實(shí)驗(yàn)十二 用單擺測(cè)定重力加速度 I二、考點(diǎn)知識(shí)梳理 （一）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.研究單擺的運(yùn)動(dòng)，探究影響單擺周期的因素；2.用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。（二）、?shí)驗(yàn)原理根據(jù)單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（擺角50）周期公式得_。只要測(cè)得擺長(zhǎng)和周期即可得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭。(三)、實(shí)驗(yàn)器材金屬球、細(xì)線、鐵架臺(tái)、鐵夾、刻度尺、秒表、游標(biāo)卡尺。三、考點(diǎn)知識(shí)解讀剖析：(一)、理想單擺與實(shí)際單擺的制作1、理想單擺模型：上端固定的輕繩下端掛一質(zhì)點(diǎn)。2、實(shí)際單擺的制作：細(xì)線彈性很小，質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球，如尼龍線等；用金屬小球，線長(zhǎng)遠(yuǎn)大于小球直徑

2、；繩一端打結(jié)，另一端穿過小球中的小孔后固定于鐵架臺(tái)的鐵夾上，而不應(yīng)繞在橫桿上。(二)、探究影響單擺周期的因素1、猜想：擺球質(zhì)量、擺長(zhǎng)、振幅等 2、研究方法：控制變量法?？刂茢[長(zhǎng)、振幅等相同，改變擺球質(zhì)量控制變量法控制擺球質(zhì)量、擺長(zhǎng)等相同，改變振幅 控制擺球質(zhì)量、振幅等相同，改變擺長(zhǎng) 分別測(cè)出與周期作比較 3、結(jié)論：?jiǎn)螖[的周期T與擺長(zhǎng)L與重力加速度g有關(guān)，與擺球質(zhì)量、單擺振幅等無關(guān)(三)、擺長(zhǎng)的測(cè)量1、擺長(zhǎng):擺線_的距離，即懸線長(zhǎng)加擺球_。擺長(zhǎng)不等于擺線的長(zhǎng)度。2、線長(zhǎng)用毫米_測(cè)量，應(yīng)先把擺線上端_后再測(cè)繩長(zhǎng)；3、用_測(cè)出小球的直徑，再得半徑。(四)、周期的測(cè)量1、為保證做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，單擺擺角應(yīng)很

3、小，一般50；2、為減小周期的測(cè)量誤差，用秒表測(cè)出n次（通常30次或50次）全振動(dòng)的總時(shí)間t，然后再除以全振動(dòng)的總次數(shù)n得周期。不應(yīng)該用直接用秒表測(cè)一次全振動(dòng)的時(shí)間得周期。3、用秒表測(cè)時(shí)間時(shí)，應(yīng)該在小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，而不是在小球最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)。4、注意全振動(dòng)的次數(shù)與小球經(jīng)過最低點(diǎn)的次數(shù)的關(guān)系，有時(shí)周期，有時(shí)（五）、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理1、代數(shù)法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）把實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)列表中的每組lT數(shù)據(jù)分別代入，得到多個(gè)g值，然后再取平均。（2）不要先對(duì)列表中的多組數(shù)據(jù)分別取l和T的平均值，再代入求結(jié)果。2、圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）描點(diǎn)法畫lT2圖象（或T2l圖象） lT2函數(shù)為正比例函數(shù)，性質(zhì)

4、決定了必須描過原點(diǎn)的直線，所以，不能苛意追求平滑而連成曲線；連直線時(shí)，盡量做到“大多數(shù)點(diǎn)”落在直線上，“少數(shù)不在直線上的點(diǎn)”盡量分布在直線兩側(cè)；“個(gè)別離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)”是錯(cuò)誤點(diǎn)，應(yīng)舍去。（2）根據(jù)畫出的lT2圖象（或T2l圖象）的斜率得g，斜率（或）例題在做“利用單擺測(cè)重力加速度”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)先測(cè)得擺線長(zhǎng)為89.2cm，擺球直徑2.065cm，然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)30次全振動(dòng)所用的時(shí)間如圖實(shí)121所示，則031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314圖實(shí)121該單擺的擺長(zhǎng)為 cm，秒表所

5、示讀數(shù)為s。為了提高實(shí)驗(yàn)精度，在試驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)l，測(cè)出相應(yīng)的周期，從而得出一組對(duì)應(yīng)的l與T的數(shù)值，再以l為橫坐標(biāo)為縱坐標(biāo)，將所得數(shù)據(jù)連成直線如圖實(shí)122所示，則測(cè)得的重力加速度g= 。14320.80.50l/mT2/s2圖實(shí)122解析：（1）擺長(zhǎng)為線長(zhǎng)加小球的半徑，約為90.23cm，秒表讀數(shù)為57.0s。（2）根據(jù)單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（擺角50）周期公式得。可見T2與l成正比例函數(shù)。由數(shù)形結(jié)合的思想，直線的斜率。得g2?！咀兪接?xùn)練】在利用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用刻度尺測(cè)出了擺線的長(zhǎng)度，記為擺長(zhǎng)L；當(dāng)單擺擺至最高處時(shí)，某同學(xué)按下秒表開始計(jì)時(shí)，當(dāng)單擺第一次回到該位置時(shí)，停止計(jì)時(shí)。讀得

6、秒表示數(shù)為t，記為單擺周期Tt。請(qǐng)問：以上過程中，該同學(xué)有沒有錯(cuò)誤？如有，應(yīng)怎樣改正？解析：該同學(xué)的操作有三處錯(cuò)誤。1.擺長(zhǎng)應(yīng)為懸點(diǎn)到擺球球心間的距離，即為線長(zhǎng)加擺球半徑，而不是擺線長(zhǎng)度。該同學(xué)疏忽了球的半徑。2. 利用一次全振動(dòng)來測(cè)周期誤差太大，應(yīng)適當(dāng)增加振動(dòng)的次數(shù)，取總時(shí)間t與全振動(dòng)次數(shù)n的比值。3.為減小時(shí)間的測(cè)量誤差，應(yīng)在小球通過最低位置時(shí)，按下秒表開始計(jì)時(shí)。四、考能訓(xùn)練1.(1)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)，若正確測(cè)出懸線長(zhǎng)l和擺球直徑d,則擺長(zhǎng)為 ;測(cè)周期時(shí)，當(dāng)擺球經(jīng)過 位置時(shí)開始計(jì)時(shí)并計(jì)數(shù)l次，測(cè)出經(jīng)過該位置N次(約60100次)的時(shí)間為t,則周期為 。此外,請(qǐng)你

7、從下列器材中選用所需器材，再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，粗略測(cè)出重力加速度g，并參照示例填寫下表（示例的方法不能再用）。A.天平;B.刻度尺;C.彈簧秤;D.電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器;E.帶夾子的重錘;F.紙帶;G.導(dǎo)線若干;H.鐵架臺(tái);I.低壓交流電源;J.低壓直流電源;K.小車;L.螺旋測(cè)微器;M.斜面（高度可調(diào)，粗糙程度均勻）。所選器材（只填器材序號(hào)）簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)方法（不要求寫出具體步驟）示例B、D、E、F、G、H、I安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨重錘豎直下落。用刻度尺測(cè)出所需數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，得出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2.在測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)用一根細(xì)線和一均勻小球制成單擺。他已經(jīng)測(cè)得此單擺20個(gè)周期的時(shí)間為t，從

8、懸掛點(diǎn)到小球頂端的線長(zhǎng)為l，還需要測(cè)量的物理量為_。將g用測(cè)得量表示，可得3. （上海卷17）在“用單擺測(cè)重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，（1）某同學(xué)的操作步驟為：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(tái)上b用米尺量得細(xì)線長(zhǎng)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(dòng)的總時(shí)間t，得到周期Tt/ne用公式計(jì)算重力加速度按上述方法得出的重力加速度值與實(shí)際值相比（選填“偏大”、“相同”或“偏小”）。圖實(shí)12-3（2）已知單擺在任意擺角時(shí)的周期公式可近似為，式中T0為擺角趨近于0時(shí)的周期，a為常數(shù)。為了用圖像法驗(yàn)證該關(guān)系式，需要測(cè)量的物理量有；若某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到了如圖

9、實(shí)12-3所示的圖線，則圖像中的橫軸表示。BALALBL/mT2/s2TA2TB2圖實(shí)12-44.某同學(xué)利用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時(shí)擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長(zhǎng)L，通過改變擺線的長(zhǎng)度，測(cè)得6組L和對(duì)應(yīng)的周期T，畫出L一T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)如圖實(shí)12-4所示。他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g= 。請(qǐng)你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將 。(填“偏大”、“偏小”或“相同”) 5.（2009年浙江卷22）.（1）在“探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑如圖實(shí)

10、12-5甲、乙所示。測(cè)量方法正確的是_（選填“甲”或“乙”）。圖甲圖乙圖實(shí)12-5（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動(dòng)，為了將人工記錄振動(dòng)次數(shù)改為自動(dòng)記錄振動(dòng)次數(shù)，在擺球運(yùn)動(dòng)最低點(diǎn)的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖實(shí)12-6甲所示。光敏電阻與某一自動(dòng)記錄相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時(shí)間t變化圖線如圖12-5實(shí)乙所示，則該單擺的振動(dòng)周期為。若保持懸點(diǎn)到小球頂點(diǎn)的繩長(zhǎng)不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則該單擺的周期將（填“變大”、“不變”或“變小”），圖乙中的t將（填“變大”、“不變”或“變小”）。圖實(shí)12-6t1+t0t1+2t0t1ORtttt圖乙圖甲

11、6.（2009年重慶卷23）（1）某同學(xué)在探究影響單擺周期的因素時(shí)有如下操作，請(qǐng)判斷是否恰當(dāng)（填 “是”或“否”）。 把單擺從平衡位置拉開約5釋放； 在擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)啟動(dòng)秒表計(jì)時(shí)； 圖實(shí)12-7 把秒表記錄擺球一次全振動(dòng)的時(shí)間作為周期。 該同學(xué)改進(jìn)測(cè)量方法后，得到的部分測(cè)量數(shù)據(jù)見表。用螺旋測(cè)微器測(cè)量其中 一個(gè)擺球直徑的示數(shù)見圖實(shí)12-7。該球的直徑為 mm。根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以初步判斷單擺周期隨 的增大而增大。數(shù)據(jù)組編號(hào)擺長(zhǎng)/mm擺球質(zhì)量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.47.有幾個(gè)登山運(yùn)動(dòng)

12、員登上了一無名高峰，但不知道此山的高度，他們想迅速地估測(cè)出此高峰的海拔高度，但是他們只帶了一些輕質(zhì)繩子、小刀、小鋼卷尺、可當(dāng)作秒表用的手表和一些食品，附近還有石子、樹木等。其中一人根據(jù)物理知識(shí)很快就測(cè)量出了高峰的海拔高度，請(qǐng)你寫出測(cè)量方法、需要記錄的數(shù)據(jù)，并推導(dǎo)出計(jì)算高峰海拔高度的表達(dá)式。五、寬乘高1、在“研究單擺的振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)根據(jù)單擺的周期公式，推理得T2l，即單擺的擺長(zhǎng)l是周期T的二次函數(shù)。他計(jì)劃驗(yàn)證此結(jié)論的正確性。他計(jì)劃先根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的lT數(shù)據(jù)列表，用描點(diǎn)法描出lT圖象。只要描出的圖象是過原點(diǎn)的拋物線，就證明T2l是正確的。請(qǐng)你評(píng)估一下該同學(xué)的方案是否合理？為什么？如不合理，請(qǐng)你

13、進(jìn)行改正。解析：該同學(xué)的方案不合理。因?yàn)?，用描點(diǎn)法畫出的lT圖象應(yīng)該是一條平滑的曲線，但從數(shù)學(xué)角度看，圖象是曲線的函數(shù)非常多。所以，單從lT圖象是一條平滑的曲線，就認(rèn)為是二次函數(shù)是靠不住的。正確的做法是，重復(fù)多做幾次實(shí)驗(yàn)，用描點(diǎn)法作出每次實(shí)驗(yàn)的lT2圖象或T2l圖象。在誤差范圍內(nèi)，只要作出的圖象都大致是一條過原點(diǎn)的直線，就可以下結(jié)論T2l，即單擺的擺長(zhǎng)l是周期T的二次函數(shù)。2、在“研究單擺的振動(dòng)”實(shí)驗(yàn)中，兩同學(xué)猜想“單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期可能與擺球的質(zhì)量有關(guān)?！庇谑?，他們決定用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。由于他們手頭儀器不足，只有100和200兩個(gè)金屬小球，于是他們一人拿一個(gè)小球，決定分頭行動(dòng)，各自到實(shí)驗(yàn)室中尋找需要的其它儀器，并分頭獨(dú)立完成了實(shí)驗(yàn)，測(cè)出了各自所制單擺的周期。他們兩次見面后，根據(jù)兩人所測(cè)單擺周期數(shù)據(jù)不同，下結(jié)論：“單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期與擺球的質(zhì)量有關(guān)?！钡?，學(xué)過單擺知識(shí)后，我們知道，他們的實(shí)驗(yàn)是失敗的。請(qǐng)你幫他們找出，他們的問題出在什么地方。（已知兩人的實(shí)驗(yàn)操作是正確規(guī)范的。）解析：兩同學(xué)的實(shí)驗(yàn)失敗在于沒有保證控制變量法的要求。單擺簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)