新高考物理一輪復習重難點練習實驗15 用單擺測量重力加速度的大?。ㄔ戆妫?/h1>

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實驗15用單擺測量重力加速度的大小1.知道利用單擺測量重力加速度的原理.2.掌握利用單擺測量重力加速度的方法．1．實驗原理當擺角較小時，單擺做簡諧運動，其運動周期為T＝2πeq\r(\f(l,g))，由此得到g＝eq\f(4π2l,T2)，因此，只要測出擺長l和振動周期T，就可以求出當?shù)氐闹亓铀俣萭的值．2．實驗器材單擺，游標卡尺，毫米刻度尺，停表．3．實驗過程(1)讓細線的一端穿過金屬小球的小孔，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．(3)用毫米刻度尺量出擺線長度l′，用游標卡尺測出金屬小球的直徑，即得出金屬小球半徑r，計算出擺長l＝l′＋r.(4)把單擺從平衡位置處拉開一個很小的角度(不超過5°)，然后放開金屬小球，讓金屬小球擺動，待擺動平穩(wěn)后測出單擺完成30～50次全振動所用的時間t，計算出單擺的振動周期T.(5)根據(jù)單擺周期公式，計算當?shù)氐闹亓铀俣龋?6)改變擺長，重做幾次實驗．4．數(shù)據(jù)處理(1)公式法：利用T＝eq\f(t,N)求出周期，算出三次測得的周期的平均值，然后利用公式g＝eq\f(4π2l,T2)求重力加速度．(2)圖像法：根據(jù)測出的一系列擺長l對應的周期T，作l－T2的圖像，由單擺周期公式得l＝eq\f(g,4π2)T2，圖像應是一條過原點的直線，如圖所示，求出圖線的斜率k，即可利用g＝4π2k求重力加速度．5．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)應在小球自然下垂時用毫米刻度尺測量懸線長．(5)一般選用一米左右的細線．【典例1】（2022·全國·高三課時練習）在探究單擺運動的實驗中：（1）圖（a）是用力傳感器對單擺運動過程進行測量的裝置圖，圖（b）是與力傳感器連接的計算機屏幕所顯示的F-t圖像，根據(jù)圖（b）的信息可得，從t=0時刻開始擺球第一次擺到最低點的時刻為___________s，擺長為___________m（取π2=10，重力加速度大小g=10m/s2）；（2）單擺運動的回復力是___________；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（3）某同學的操作步驟如下，其中正確的是___________。A．取一根細線，下端系住直徑為d的金屬小球，上端固定在鐵架臺上B．用米尺量得細線長度l，即擺長為lC．在擺線偏離豎直方向5°位置由靜止釋放小球【典例2】（2022·北京大興精華學校三模）在“用單擺測量重力加速度”的實驗中：（1）下面敘述正確的是______（選填選項前的字母）。A．1m和30cm長度不同的同種細線，選用1m的細線做擺線B．直徑為1.8cm的塑料球和鐵球，選用鐵球做擺球C．如圖A、B、C，擺線上端的三種懸掛方式，選A方式懸掛D．當單擺經(jīng)過平衡位置時開始計時，50次經(jīng)過平衡位置后停止計時，用此時間除以50作為單擺振動的周期A．B．C．（2）利用圖甲的方式測量擺長l，圖中示數(shù)為______cm。（3）若測出單擺的周期T、擺線長l、擺球直徑d，則當?shù)氐闹亓铀俣萭=______（用測出的物理量表示）。（4）某同學用一個鐵鎖代替小球做實驗。只改變擺線的長度，測量了擺線長度分別為l1和l2時單擺的周期T1和T2，則可得重力加速度g=______（用測出的物理量表示）。（5）另一位同學在利用圖甲獲得擺長l時，每次都在小球最低點b取數(shù)，然后測量了多組實驗數(shù)據(jù)做出了T2-l圖像，那么他最有可能得到的圖像是______。A．B．

C．

D．（6）在一個實驗小組中，得到的T2-l圖像是一條傾斜直線。小組成員小牛同學算出圖像斜率k，利用SKIPIF1<0，求出g；小愛同學量出直線與橫軸l之間的夾角θ，然后利用SKIPIF1<0，求出g。請問兩位同學的處理方案，哪一位更合理______，并說明另一位同學方案的不合理原因。______【典例3】（2022·內(nèi)蒙古·海拉爾第二中學模擬預測）某同學做“用單擺測定重力加速度”的實驗時：（1）如果他測得的g值偏小，可能的原因是_______。A．擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了，使周期變大B．開始計時時，秒表過遲按下C．實驗中誤將49次全振動數(shù)次數(shù)記為50次（2）為了提高實驗精度，在實驗中可改變幾次擺長l并測出相應的周期T，從而得出一組對應的l與SKIPIF1<0的數(shù)據(jù)如圖1所示，再以l為橫坐標，T2為縱坐標將所得數(shù)據(jù)連成直線，并求得該直線的斜率為k，則重力加速度g=_______。（用k表示）（3）同學還利用計算機繪制了a、b兩個擺球的振動圖像（如圖2），由圖可知，兩單擺擺長之比SKIPIF1<0_______。在t=1s時，b球振動的方向是_______?！镜淅?】（2022·福建·模擬預測）某同學利用單擺測定當?shù)氐闹亓铀俣?。?）實驗室有多種足夠長的細線可用來制作單擺，由于材質(zhì)不同，這些線的質(zhì)量、彈性各不相同，為更好的完成實驗，該同學應選擇怎樣的線材？請分析說明。_____________________（2）該同學經(jīng)測量得到6組擺長L和對應的周期T，畫出L-T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個點，坐標如圖丙所示。則當?shù)刂亓铀俣鹊谋磉_式g=________。處理完數(shù)據(jù)后，該同學發(fā)現(xiàn)在計算擺長時用的是擺線長度而未計入小球的半徑，這樣________（選填“影響”或“不影響”）重力加速度的計算。（3）該同學在實驗時有以下操作：A．擺線偏離豎直方向的最大擺角小于5°B．當小球通過平衡位置時開始計時C．擺球未在豎直面內(nèi)擺動，擺成了圓錐擺D．計時開始后測得擺球第n次經(jīng)過平衡位置所用的時間t，記錄單擺的周期為T=2t/n以上操作你認為_______存在問題，試分析說明該操作對測量結(jié)果有何影響_________________?！镜淅?】（2022·山東省實驗中學模擬預測）用如圖甲所示實驗裝置做“用單擺測重力加速度”的實驗。（1）為了減小測量誤差，下列說法正確的是__________（選填字母代號）；A．將鋼球換成塑料球B．當擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時C．把擺球從平衡位置拉開一個很大的角度后釋放D．記錄一次全振動的時間作為周期，根據(jù)公式計算重力加速度g（2）若測得的重力加速度g值偏小，可能的原因是__________（選填字母代號）；A．把懸點到擺球下端的長度記為擺長B．把擺線的長度記為擺長C．擺線上端未牢固地系于懸點，在振動過程中出現(xiàn)松動D．實驗中誤將擺球經(jīng)過平衡位置49次記為50次（3）某同學利用質(zhì)量分布不均勻的球體作擺球測定當?shù)刂亓铀俣龋瑪[球的重心不在球心，但是在球心與懸點的連線上。他仍將從懸點到球心的距離當作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應的周期T，畫出SKIPIF1<0圖線如圖乙所示，然后在圖線上選取A、B兩個點，坐標分別為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0如圖所示。由圖可計算出重力加速度g=_______。【典例6】（2022·浙江·高三專題練習）（1）在“研究平拋運動”的實驗中，為了測量小球平拋運動的初速度，采用如圖甲所示的實驗裝置。實驗操作的主要步驟如下：a.將坐標紙用圖釘固定在木板上，并將木板豎直固定；b.將斜槽安裝在木板左端，調(diào)節(jié)斜槽末端軌道水平，同時將重錘線掛在水平軌道邊緣；c.在斜槽上端一固定位置靜止釋放小球，同時記錄拋出點位置O，記錄重錘線方向；d.小球從O點飛出后，撞到與木板平面垂直的豎直擋條上。小球撞擊擋條時，會在擋條上留下一個痕跡點。用鉛筆將痕跡點的投影點記錄在坐標紙上；e.向右移動豎直擋條，從斜槽上相同的位置無初速度釋放小球，小球撞擊擋條后，再次將擋條上痕跡點的投影點記錄在坐標紙上，重復以上操作；f.取下白紙，描繪平拋運動軌跡，研究軌跡的性質(zhì)，求出小球平拋運動的初速度大小。①實驗過程中，要建立直角坐標系。在下圖中，坐標原點選擇正確的是___________。A

B

C

D②關(guān)于這個實驗，下列說法正確的是___________。A．斜槽的末端一定要水平B．一定要使用秒表來測量平拋運動的時間C．豎直擋條每次向右移動距離一定要相等D．一定要記錄拋出點的位置，才能求出小球的初速度③某同學在實驗中，只記下斜槽末端懸掛重錘線的方向，根據(jù)實驗描繪出一段軌跡。如圖乙所示，選取A、B、C三點，測得三點離重錘線的距離分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0，并測得AB兩點間的高度差SKIPIF1<0、BC兩點間的高度差SKIPIF1<0，則小球平拋的初速度SKIPIF1<0___________m/s，小球的半徑R=______