新人教版第7章實驗9用單擺測量重力加速度的大小課件（44張）

第七章機械振動與機械波實驗九用單擺測量重力加速度的大小實驗知識·自主回顧核心考點·重點突破2年高考·1年模擬實驗知識·自主回顧一、實驗目的1．練習使用秒表和刻度尺測單擺的周期。2．用單擺測重力加速度的大小。三、實驗器材帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球、不易伸長的細線(約1m)、秒表、毫米刻度尺和游標卡尺。四、實驗步驟1．讓細線的一端穿過金屬小球的小孔，然后打一個比小孔大一些的線結(jié)，做成單擺。2．把細線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上，把鐵架臺放在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自然下垂，在單擺平衡位置處做上標記，如圖所示。六、誤差分析1．系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求。即：懸點是否固定，擺球是否可視為質(zhì)點，球、線是否符合要求，擺角是否足夠小，擺動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動，以及測量哪段長度作為擺長等。2．偶然誤差主要來自時間(即單擺周期)的測量。因此要注意測準時間(周期)，要從擺球通過平衡位置開始計時，并采用倒計時計數(shù)的方法，即4,3,2,1,0在數(shù)“0”的同時按下秒表開始計時。不能多計或漏計振動次數(shù)。為了減小偶然誤差，應多次測量后取平均值。七、注意事項1．懸線頂端不能晃動，需用夾子夾住，保證懸點固定。2．單擺必須在同一平面內(nèi)振動，且擺角小于5°。3．選擇在擺球擺到平衡位置處時開始計時，并數(shù)準全振動的次數(shù)。4．擺球自然下垂時，用毫米刻度尺量出懸線長L。核心考點·重點突破考點一教材原型實驗例1(2)他組裝單擺時，在擺線上端的懸點處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，如圖乙所示，這樣做的目的是______(填選項前的字母)；A．保證擺動過程中擺長不變B．可使周期測量更加準確C．需要改變擺長時便于調(diào)節(jié)D．保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動AC(3)小金同學以擺線的長度(L)作為縱坐標，以單擺周期的平方(T2)作為橫坐標，作出L－T2的圖像如圖丙所示，則其作出的圖線是_________(選填“圖線1”“圖線2”或“圖線3”)。若作出的圖線的斜率為k，則能否根據(jù)圖像得到當?shù)氐闹亓铀俣?？______。(若不可以求出，則填“否”；若可以求出，則寫出其表達式)圖線24π2k[解析](1)由圖甲可知，小表盤分度值為30s，大表盤分度值為0.1s，秒表指針所指位置即為該時刻對應位置，不需要估讀，此時小表盤指針指在和2之間，讀數(shù)記為90s，則大表盤讀數(shù)應為9.7s，所以該次實驗中50次全振動所用時間為99.7s。(2)用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，可以在需要改變擺長時便于調(diào)節(jié)；用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，從而保證擺動過程中擺長不變。上述做法并不能使周期測量更加準確，也無法保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動。故選AC。考點二實驗拓展創(chuàng)新本實驗的常見創(chuàng)新角度如下：例2r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由實驗數(shù)據(jù)得出圖乙所示的擬合直線，圖中縱軸表示______。(2)Ic的國際單位為____________，由擬合直線得到Ic的值為____________(保留到小數(shù)點后二位)。(3)若擺的質(zhì)量測量值偏大，重力加速度g的測量值______(選填“偏大”“偏小”或“不變”)。T2rkg·m2不變〔變式訓練〕

(2022·天津一模)某同學利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣?，實驗裝置如圖甲所示，實驗時使擺球在垂直于紙面的平面內(nèi)擺動，為了將人工記錄改為自動記錄，在擺球運動最低點的右側(cè)放一激光光源，在其左側(cè)放一個與自動記錄儀相連的光敏電阻。他用刻度尺測量細繩的懸點到均勻小球的頂端的距離當作擺長，測得擺長為L1時，儀器顯示的光敏電阻R隨時間t變化的圖線如圖乙所示。(1)從圖像乙可以看出，擺長為L1時振動周期為_______；(2)若保持懸點到小球頂端距離不變，換用直徑為原來2倍的另一均勻小球進行實驗，則圖乙中的t1將______(填“變大”“不變”或“變小”)；(3)通過改變擺線長度，測得6組L和對應的周期T，畫出T2－L圖線如圖丙，由該直線的斜率可求出重力加速度。與擺線長度加上小球半徑作為擺長相比，此法求得的重力加速度______(填“偏大”“偏小”或“相同”)。2t1變大相同[解析](1)單擺在一個周期內(nèi)兩次經(jīng)過平衡位置，每次經(jīng)過平衡位置，單擺會擋住細激光束，從R-t圖線可知周期為T＝2t1。(2)擺長等于擺線的長度加上小球的半輕，根據(jù)單擺的周期公式T＝2年高考·1年模擬1.(2023·山東德州高三期末)某同學用圖甲所示的裝置做“用單擺測定重力加速度”的實驗。(1)以下說法正確的是___。A．實驗所用小球的密度不要太大B．測量周期時只需測得小球做一次周期性運動的時間即可C．實驗時小球的擺動幅度應大些D．懸掛小球的細繩的質(zhì)量要盡可能小些D(2)圖乙和圖丙為細線上端的兩種不同的懸掛方式．應該選圖___所示的懸掛方式。(3)該同學用游標卡尺測量小球的直徑，測量的刻度部分如圖丁所示，則小球的直徑為_______________cm。丙(4)該同學通過改變細線長度進行多次測量，記錄每次測得的周期T和對應的細線長度L，畫出的T2－L圖像如圖戊所示，π≈，由此得當?shù)刂亓铀俣葹開___________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。[解析](1)實驗所用小球的密度要大，體積要小，選項A錯誤；為了減小誤差，測量周期時要測量至少30次全振動的時間，然后計算周期的平均值，選項B錯誤；實驗時小球的擺動幅度不大于5°，否則就不是簡諧振動了，選項C錯誤；為了減小誤差，懸掛小球的細繩的質(zhì)量要盡可能小些，選項D正確。(2)圖乙和圖丙為細線上端的兩種不同的懸掛方式，乙圖中當擺球擺動時會導致擺長變化，則應該選圖丙所示的懸掛方式。2．(2023·湖南高三專題練習)為測定當?shù)氐闹亓铀俣萭，某實驗小組用圖甲所示裝置進行實驗。長為L的輕質(zhì)細繩一端固定在O點，另一端拴一個質(zhì)量為m的小球(其直徑遠小于L)，在懸點O的正下方小球擺動時球心經(jīng)過處的N點固定一光電門，忽略空氣阻力和細繩的形變。實驗步驟如下：(1)用螺旋測微器測出小球的直徑D，示數(shù)如圖乙，小球直徑D＝___________mm；(2)將小球拉至偏離豎直方向的某位置，測出此時細繩與豎直方向的夾角θ；D(2)由于器材所限，無法測量磁性小球的直徑，對實驗進行了如下調(diào)整：讓單擺在不同擺線長度的情況下做簡諧運動，測量其中兩次實驗時擺線的長度l1、l2和對應的周期T1、T2，通過計算也能得到重力加速度大小的測量值。請你寫出該測量值的表達式g＝__________。(3)通過實