高考物理一輪復習第七章實驗七探究單擺運動利用單擺測定重力加速度課件

實驗七探究單擺運動利用單擺測定重力加速度一、實驗原理與操作二、數(shù)據(jù)處理與誤差分析1.數(shù)據(jù)處理.兩種誤差產生原因減小方法偶然誤差測量時間(單擺周期)及擺長時產生誤差①多次測量求平均值②計時從單擺經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5°2.誤差分析.三、注意事項

1.選擇擺線時應盡量選擇細、輕且不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應選用密度較大的金屬球，直徑應較小，最好不超過2cm.2.單擺懸線的上端不可隨意卷在桿上，應夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的情況.3.注意擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度不超過5°，可通過估算振幅的辦法掌握.按下停表，開始計時.最后秒表計時為t，記數(shù)為n，則周期T＝.4.擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內，不要形成圓錐擺.

5.計算單擺的全振動次數(shù)時，應從擺球通過最低位置時開始計時，為便于計時，可在擺球平衡位置的正下方做一標記.以后擺球每次從同一方向通過最低位置時進行計數(shù)，且在數(shù)“零”的同時tn考點1實驗原理及操作【典題1】某學習小組學習了單擺的相關知識后，想利用如圖S7-1所示的裝置測量當?shù)氐闹亓铀俣?圖S7-1(1)組裝單擺時，應在下列器材中選用________(填字母).A.長度為60cm左右的橡皮條B.長度為80cm左右的細線C.直徑為3cm左右的塑料球D.直徑為3cm左右的鋼球(2)實驗步驟如下：A.用游標卡尺測量小球的直徑.B.按裝置圖安裝好實驗裝置.C.用米尺測量細線懸點到小球的長度L.

D.將小球拉離平衡位置一個小角度，由靜止釋放小球，穩(wěn)定后小球在某次經過平衡位置時開始計時，并計數(shù)為0，此后小球每擺到平衡位置一次，計數(shù)一次，依次計數(shù)為1、2、3…當數(shù)到20時，停止計時，測得時間為t.E.多次改變懸線長度，測出對應每次懸線的長度，重復實驗步驟C、D.F.計算出每個懸線長度對應的t2.G.以t2為縱坐標、L為橫坐標，作出t2-L圖線.結合上述實驗步驟，完成下列任務：

該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機作出t2-L圖線如圖S7-2所示.根據(jù)圖線擬合得到方程t2＝403.3L＋6.3.由此可以得出當?shù)氐闹亓铀俣萭＝__________m/s2.(π取9.86，結果保留3位有效數(shù)字)圖S7-2(3)從理論上分析圖線沒有過坐標原點的原因是________________________________________________________________.答案：(1)BD(2)9.78m/s2

(3)沒有把球的半徑算入擺長考點2數(shù)據(jù)處理

【典題2】(2023

年湖南岳陽二模)有兩位同學利用假期去參觀分別位于北京和廣州的物理實驗室，各自探究了“單擺的周期T與擺長L的關系”.(1)單擺振動的回復力是________.A.擺球所受的重力B.擺球重力在垂直擺線方向上的分力C.擺線對擺球的拉力D.擺球所受重力和擺線對擺球拉力的合力擺擺長之比

(2)如圖S7-3所示，用游標卡尺測量小球直徑D，其讀數(shù)為________mm.

圖S7-3 (3)兩位同學測量出A、B兩個單擺的多組周期T、擺長L的數(shù)值后，用計算機繪制了A、B的T2-L圖像如圖S7-4甲所示，并繪制了A、B兩個單擺的某次振動圖像(如圖乙)，由此可知，兩單LALB＝________.甲乙圖S7-4

解析：(1)擺球所做運動為圓周運動的一部分，對擺球受力分析可知，重力沿擺線方向的分力與擺線對擺球的拉力的合力為擺球做圓周運動提供向心力，重力垂直于擺線方向的分力為單擺的回復力，B正確，A、C、D錯誤.

(2)由題圖可知，游標卡尺分度值為0.05mm，主尺讀數(shù)為10mm，游標尺第12刻線與主尺刻線對齊，所以游標卡尺讀數(shù)為10mm＋12×0.05mm＝10.60mm.圖例說明通過最低點拉力與重力的關系，根據(jù)圓周運動向心力的特點，應用牛頓第二定律求解重力加速度此情況下，單擺的周期公式改變，等效重力

加速度變?yōu)間′＝gsin

θ，則T＝

實驗原理的拓展創(chuàng)新：

【典題3】(2023

年四川成都三模)某同學在家中組裝了幾套“用單擺測定重力加速度”的簡易實驗裝置，其中最合理的是圖S7-5中的________.該同學在固定擺線的過程中，將擺線在鐵架臺的水平桿上纏繞若干圈后用鐵夾夾住，其剖面如圖S7-6；接著用游標卡尺測小球直徑d、用毫米刻度尺測鐵夾下端到小球上端的擺線長度L、用秒表測單擺n次全振動的時間t.若單擺擺動過程中，擺角小于5°，忽略空氣阻力，則測得的重力加速度大小g＝_____(用d、L、t等表示)，該測量中，重力加速度的測量值________(填“大于”“小于”或“等于”)真實值.甲乙丙丁圖S7-5圖S7-6

解析：單擺要求懸掛點固定，擺長長度不