高考物理一轮总复习(鲁科版)课件：第十一章实验十二

实验十二探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 第十一章机械振动机械波 实验目的用单摆测定重力加速度 实验原理 实验器材长约1m的细线 带有小孔的稍重的金属球 带有铁夹的铁架台 毫米刻度尺 秒表 游标卡尺 实验步骤1 做单摆取约1m长的细丝线穿过带孔的小钢球 并打一个比小孔大一些的结 然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上 并把铁架台放在实验桌边 使铁夹伸到桌面以外 让摆球自然下垂 3 测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度 小于5 然后释放小球 记下单摆摆动30次 50次的总时间 算出平均每摆动一次的时间 即为单摆的振动周期 反复测量三次 再算出测得周期数值的平均值 4 改变摆长 重做几次实验 图11 3 16 分析与比较将测得的重力加速度的值与当地的重力加速度比较 分析误差产生的原因 注意事项1 测周期的方法 1 开始计时位置 平衡位置 此处的速度大 参考位置易确定 最高点位置不确定 速度小 误差大 3 单摆摆线的上端不可随意绕在带铁夹的杆上 应夹紧在铁夹中 以免摆球摆动时发生摆线下滑 摆长改变的现象 4 注意控制单摆摆动时摆线与竖直方向的夹角不超过5 且摆动时 要使之保持在同一个竖直平面内 不要形成圆锥摆 5 摆长测量图11 3 2 误差分析1 本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求 即 悬点是否固定 是单摆还是复摆 球 线是否符合要求 振动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等等 只要注意了上述这些方面 就可以使系统误差减小到远远小于偶然误差而可忽略不计的程度 2 本实验偶然误差主要来自时间 即单摆周期 的测量上 因此要注意测准时间 周期 要从摆球通过平衡位置开始计时 并采用倒数计时计数的方法 不能多记或漏记振动次数 为了减小偶然误差 应进行多次测量后取平均值 题型1实验步骤及原理的考查某同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验 但没有合适的摆球 他只好找到一块大小为3cm左右 外形不规则的大理石块代替小球 实验步骤是 A 石块用细尼龙线系好 结点为M 将尼龙线的上端固定于O点B 用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长C 将石块拉开一个大约 30 的角度 然后由静止释放 1 你认为该同学在以上实验步骤中有重大错误的是哪些步骤 为什么 2 该同学用OM的长作为摆长 这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小 你认为用何方法可以解决摆长无法准确测量的困难 解析 1 实验步骤中有重大错误的是 B 大理石重心到悬挂点间的距离才是摆长C 最大偏角不能超过5 D 应在摆球经过平衡位置时计时F 应该用各组的L T求出各组的g后 再取平均值 答案 见解析 规律总结 1 本实验是通过测周期利用周期公式计算当地重力加速度 因此影响周期的因素会对实验结果造成影响 2 实验步骤的掌握要在实际操作中去领会每一步的设置意图 题型2实验数据的处理方法下表是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据 1 利用上述数据 在图11 3 3所示坐标系中描出l T2图象 图11 3 3 2 利用图线 取T2 4 2s2时 l m 重力加速度g m s2 解析 1 l T2图象如图11 3 4中直线 直线位置接近角平分线 图11 3 4 答案 1 如图11 3 4所示 2 1 059 86 规律总结 1 利用l T2图象可以消除由于摆长引起的系统误差 2 用斜率求g时 两点的间距要尽量大一些 题型3创新实验 1 在 探究单摆周期与摆长的关系 实验中 两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图11 3 5甲 乙所示 测量方法正确的是 选填 甲 或 乙 图11 3 5 2 实验时 若摆球在垂直纸面的平面内摆动 为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数 在摆球运动最低点的左 右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻 如图11 3 6甲所示 光敏电阻与某一自动记录仪相连 该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化的图线如图乙所示 则该单摆的振动周期为 若保持悬点到小球顶点的绳长不变 改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验 则该单摆的周期将 填 变大 不变 或 变小 图乙中的 t将 填 变大 不变 或 变小 图11 3 6 答案 1 乙 2 2t0变大变大 将一单摆向左拉至水平标志线上 从静止释放 当摆球运动到最低点时 摆线碰到障碍物 摆球继续向右摆动 用频闪照相机拍到如图11 3 7所示的单摆运动过程的频闪照片 以下说法正确的是 图11 3 7A 摆线碰到障碍物前后的摆长之比为2 1B 摆线碰到障