物理新導學筆記選修十一實驗探究單擺周期和擺長的關(guān)系省名師優(yōu)質(zhì)課獲獎?wù)n件市賽課一等獎?wù)n件

試驗：探究單擺周期與擺長關(guān)系第十一章

機械振動第1頁知識內(nèi)容探究單擺周期與擺長關(guān)系考試屬性√課時要求1.探究單擺周期與擺長關(guān)系.2.練習使用游標卡尺.3.學會正確使用秒表.4.學會用圖象法處理試驗數(shù)據(jù).第2頁內(nèi)容索引技能貯備明確原理提煉方法題型演練學以致用實訓演練達標檢測檢測評價達標過關(guān)第3頁技能貯備第4頁1.結(jié)構(gòu)：主尺、

(主尺和游標尺上各有一個內(nèi)、外測量爪)、游標卡尺上還有一個深度尺.(如圖1所表示)一、游標卡尺圖1游標尺2.用途：測量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.第5頁3.原理：利用主尺最小分度與游標尺最小分度差值制成.不論游標尺上有多少個小等分刻度，它刻度部分總長度比主尺上一樣多小等分刻度少1mm.常見游標卡尺游標尺上小等分刻度有10個、20個、50個，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度)刻度總長度每小格與1mm差值準確度(可準確到)109mm0.1mm

mm2019mm0.05mm

mm5049mm0.02mm

mm0.10.050.02第6頁4.讀數(shù)：若用x表示從主尺上讀出整毫米數(shù)，K表示從游標尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊游標格數(shù)，則統(tǒng)計結(jié)果表示為(x＋K×準確度)mm.第7頁

則測出單擺

和

，即可求出當?shù)刂亓铀俣?1.試驗原理二、探究單擺周期與擺長關(guān)系擺長l周期T2.試驗器材鐵架臺及鐵夾，金屬小球(有孔)、秒表、細線(1m左右)、刻度尺、__________.游標卡尺第8頁3.試驗步驟(1)讓細線穿過小球上小孔，在細線穿出端打一個稍大一些線結(jié)，制成一個單擺.(2)將鐵夾固定在鐵架臺上端，鐵架臺放在試驗桌邊，把單擺上端固定在鐵夾上，使擺球自由下垂.在單擺平衡位置處做上標識.(3)用刻度尺量出懸線長l′(準確到mm)，用游標卡尺測出擺球直徑d(準確到mm)，則擺長為l＝第9頁(4)把單擺拉開一個角度，角度小于5°，釋放擺球.擺球經(jīng)過最低位置時，用秒表開始計時，測出單擺全振動30次(或50次)時間，求出___________________，即為單擺振動周期.(5)改變擺長，重復測量幾次，將數(shù)據(jù)填入表格.一次全振動時間第10頁4.數(shù)據(jù)處理(1)平均值法，每改變一次擺長，將對應(yīng)l和T代入公式中求出g值，最終求出g平均值.設(shè)計以下所表示試驗表格試驗次數(shù)擺長l/m周期T/s重力加速度g/(m·s－2)重力加速度g平均值/(m·s－2)1

2

3

第11頁第12頁5.注意事項(1)選擇細而不易伸長線，比如用單根尼龍絲、絲線等，長度普通不應(yīng)短于1m，擺球應(yīng)選取密度較大金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超出2cm.(2)擺動時控制擺線偏離豎直方向角度應(yīng)

.(3)擺球擺動時，要使之保持在同一

，不要形成圓錐擺.(4)計算單擺全振動次數(shù)時，應(yīng)從擺球經(jīng)過

時開始計時，每當擺球從同一方向經(jīng)過

時計數(shù)，要測n次(如30次或50次)全振動時間t，用取平均值方法求周期很小豎直平面內(nèi)最低位置最低位置第13頁題型演練第14頁一、試驗器材與注意事項例1

(·浙江名校協(xié)作體高三第二學期考試)在“單擺測重力加速度”試驗中，測量周期時，秒表指針如圖2所表示，讀數(shù)為_____s.圖248.4答案第15頁其中懸掛最正確是圖3中_____(填甲、乙、丙)，這么做目標是____(填選項前字母代號).A.確保擺動過程中擺長不變B.可使周期測量得愈加準確C.確保擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動例2

(·浙江名校新高考研究聯(lián)盟第三次聯(lián)考)某同學在“探究單擺周期與擺長關(guān)系”試驗中，在用鐵架搭建好單擺后先測量擺線長度，其過程以下：圖3乙A答案第16頁某同學采取了如圖4所表示方法測量擺長：擺球直徑用游標卡尺進行測量，測量方法和游標刻度如圖5所表示，則擺球直徑是______________mm.本單擺擺長是_________________m.(請注意單位，本空保留四位有效數(shù)字)圖4圖514.00～14.060.4830～0.4845答案第17頁針對訓練(·浙江10月選考·24(1))在“探究單擺周期與擺長關(guān)系”試驗中，測量單擺周期時，圖6中_____(填“甲”“乙”或“丙”)作為計時開始與終止位置更加好些.圖6乙答案解析解析因小球經(jīng)過平衡位置時速度較大，有利于計時.故選乙.第18頁二、試驗數(shù)據(jù)處理例3

(·金華一中上學期高二第二次段考)某同學探究單擺周期與擺長關(guān)系，他用分度值為毫米直尺測得擺線長為89.40cm，用游標卡尺測得擺球直徑如圖7甲所表示，讀數(shù)為________cm，擺長為________cm.用停表統(tǒng)計單擺做30次全振動所用時間如圖乙所表示，則停表讀數(shù)為________s，圖72.05057.090.425答案第19頁假如測得g值偏大，可能原因是_____(填序號).A.計算擺長時加是擺球直徑B.將擺線和擺球平放在桌面上，拉直后用米尺測出擺球球心到擺線某點O

間長度作為擺長C.擺線上端未牢靠系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加(試驗過

程中先測擺長后測周期)D.試驗中誤將30次全振動記為31次答案解析AD第20頁解析游標卡尺主尺讀數(shù)為2cm，游標尺上第10個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標讀數(shù)為10×0.05mm＝0.50mm，所以最終讀數(shù)為：2cm＋0.050cm＝2.050cm；由題圖乙可知：秒表讀數(shù)t＝57.0s；計算擺長時用是擺線長加擺球直徑，則擺長測量值偏大，重力加速度測量值偏大，故A正確；第21頁用米尺測出擺球球心到擺線某點O間長度作為擺長使擺長測量值偏小，重力加速度測量值偏小，故B錯誤；擺線上端未牢靠系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加，則擺長測量值偏小，重力加速度測量值偏小，故C錯誤；試驗中誤將30次全振動記為31次，則周期測量值偏小，重力加速度測量值偏大，故D正確.第22頁例4

(·杭州高三第一學期質(zhì)檢)(1)如圖8甲所表示為小金在進行“探究單擺擺長和周期關(guān)系”試驗時，用秒表統(tǒng)計下單擺50次全振動所用時間，由圖可知該次試驗中50次全振動所用時間為_____s.圖899.8答案第23頁(2)如圖乙所表示，他組裝單擺時，在擺線上端懸點處，用一塊開有狹縫橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺鐵夾將橡皮夾緊，他這么做主要目標是________.A.便于測量單擺周期B.確保擺動過程中擺長不變C.確保擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動答案√第24頁(3)小金同學以擺線長度(L)作為縱坐標，以單擺周期平方(T2)作為橫坐標，作出L－T2圖象如圖丙所表示，則其作出圖線是______(填“圖線1”、“圖線2”或“圖線3”).若作出圖線斜率為k，能否依據(jù)圖象得到當?shù)刂亓铀俣?？_____.

(若不能夠，填“否”；若能夠求出，則寫出其表示式).圖線24π2k答案第25頁達標檢測第26頁1231.(試驗器材與注意事項)(·寧波“十校聯(lián)考”高三第一學期期末)在“用單擺測定重力加速度”試驗中(1)以下關(guān)于本試驗辦法中正確是A.擺角應(yīng)盡可能大些B.擺線應(yīng)適當長些C.擺球應(yīng)選擇密度較大實心金屬小球D.用停表測量周期時，應(yīng)從擺球擺至最高點時開始計時答案√√第27頁(2)用50分度游標卡尺測量小球直徑，如圖9所表示讀數(shù)是____________mm，用停表統(tǒng)計了單擺振動50次所用時間如圖10所表示，停表讀數(shù)為_______s.答案圖10圖917.46～17.54100.2123第28頁(3)考慮到單擺振動時空氣浮力影響后，同學甲說：因為空氣浮力與擺球重力方向相反，它對球作用相當于重力加速度變小，所以振動周期變大，乙同學說：浮力對擺球影響好像用一個輕一些擺球做試驗，所以振動周期不變，這兩個同學說法中________.A.甲正確B.乙正確C.都錯誤答案√123第29頁(1)測單擺周期時，為減小測量誤差，應(yīng)_____.A.以平衡位置作為計時起點B.以最大位移處作為計時起點C.能夠以任意位置作為計時起點√答案2.(試驗數(shù)據(jù)處理)(·溫州“十五校聯(lián)合體”高二第一學期期末)用單擺測定重力加速度試驗裝置如圖11甲所表示.關(guān)于該試驗，有以下步驟：圖11123第30頁(2)測出擺線長L，小球直徑d，及單擺完成n次全振動所用時間t，則重力加速度g＝______________.(用L、d、n、t表示)(3)如圖12所表示，用游標卡尺測得小球直徑為______mm.圖1220.3答案123第31頁(4)某同學在試驗時忘了測量小球直徑，不過改變擺線長度做了屢次測量，得到多組T與L試驗數(shù)據(jù)，依據(jù)這些數(shù)據(jù)，該同學能否求得當?shù)刂亓铀俣?？____.(填“能”或“不能”)能答案123第32頁3.(試驗綜合考查)(·嘉興市高二第一學期期末)某同學用試驗方法“探究單擺周期與擺長關(guān)系”.(1)組裝單擺時，應(yīng)在以下器材中選取________較為適當A.長度為1m左右細線B.長度為30cm左右細線C.直徑為1.8cm左右塑料球D.直徑為1.8cm左右鐵球答案√解析√解析為減小試驗誤差，應(yīng)選擇1m左右擺線，為減小空氣阻力影響，擺球應(yīng)選質(zhì)量大而體積小金屬球，所以需要試驗器材是A、D.123第33頁(2)該同學用如圖13甲所表示儀器來測量球直徑，該儀器名稱是________，某次測量讀數(shù)區(qū)如