【导与练】(福建专版)2014届高考物理一轮复习 第二课时实验探究单摆的运动课时训练.doc

第课时实验:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度【测控导航】知识点题号1.实验原理、注意事项、器材、步骤2、52.实验数据处理与误差分析1、3、43.实验创新61.某同学做“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验时,测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值.造成这一情况的可能原因是B.(填选项前字母)A.测量摆长时,把悬挂状态的摆线长当成摆长B.测量周期时,当摆球通过平衡位置时启动秒表,此后摆球第30次通过平衡位置时制动秒表,读出经历的时间为t,并由计算式T=t30求得周期C.开始摆动时振幅过小D.所用摆球的质量过大解析:由T=2lg得g=42lT2,造成g偏大的原因一是l偏大,二是T偏小,因此A错,B对.振幅过小和摆球质量过大对实验结果没有影响.2.某同学利用单摆测定当地重力加速度,发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方,他仍将从悬点到球心的距离当作摆长l,通过改变摆线的长度,测得6组l和对应的周期T,画出lT2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图所示.他采用恰当的数据处理方法,则计算重力加速度的表达式应为g=.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比,将.(填“偏大”、“偏小”或“相同”)解析:设摆球重心在其球心的下方x远处由T=2lg得,TA=2lA+xg,TB=2lB+xg由以上各式可得g=42(lB-lA)TB2-TA2由T=2lg可得l=gT242,可见在lT2图中斜率k=g42,即得g=42k,题中数据不改变,k也不会改变,g也不变.答案:42(lB-lA)TB2-TA2相同3.(1)在做用“单摆测定重力加速度”的实验中,某一同学用最小分度为毫米的米尺测得摆线的长度为980.0 mm,用游标卡尺上有10个小的等分度的游标卡尺测得摆球的直径如图(甲)所示,则摆球的直径为 mm,该单摆的摆长为 mm.(2)把摆球从平衡位置拉开一个小角度由静止释放,使单摆在竖直平面内摆动,当摆球摆动稳定后,在摆球通过平衡位置时启动秒表,并记为“1”,直到摆球第n次同向通过平衡位置时,按停秒表,读出经历的时间t,则单摆的周期为.(3)利用单摆周期公式测定重力加速度时,测出几组摆长和相应的周期T,并作出T2l图象,如图(乙)所示,图线上A、B两点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),则可以求得重力加速度g=.解析:该游标卡尺游标的0与10刻度线与主尺对齐,则其读数为22.0 mm.设摆线长为l,摆球的直径为d,则摆长l=l+d2=(980.0+22.02) mm=991.0 mm.摆球经过平衡位置时启动秒表,并记为“1”,则到第n次同向经过平衡位置时,对应(n-1)个周期,则T=tn-1.由T=2lg知T2l=42g,由T2l图象知T2l=y2-y1x2-x1,故g=42(x2-x1)(y2-y1).答案:(1)22.0991.0(2)tn-1(3)42(x2-x1)(y2-y1)4.石岩同学利用单摆测重力加速度,他用分度值为毫米的直尺测得摆线长为89.40 cm,用游标卡尺测得摆球直径如图(甲)所示,读数为.则该单摆的摆长为 cm.用停表记录单摆做30次全振动所用的时间如图(乙)所示,则停表读数为 s,如果测得的g值偏大,可能的原因不正确的是(填选项前字母).A.计算摆长时用的是摆球的直径B.开始计时时,停表晚按下C.摆线上端未牢固系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加D.实验中误将30次全振动记为31次解析:图中游标卡尺的读数为2 cm+100.05 mm=2.050 cm,设摆线长为l,摆球的直径为d,则摆长为l=l+d2=(89.40+1.025) cm=90.425 cm;停表的读数为57.0 s;因g=42(l+d/2)T2=42n2lt2,如果测得的g值偏大,可能是因为l,n偏大,t偏小,A、B、D正确.答案:2.050 cm90.42557.0C5.一位同学用单摆做测量重力加速度的实验,他将摆球挂起后,进行了如下步骤:A.测摆长l:用米尺量出摆线的长度;B.测周期T:将摆球拉起,然后放开,在摆球某次通过最低点时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次,接着一直数到摆球第60次通过最低点时,按秒表停止计时,读出这段时间t,算出单摆的周期T=t60;C.将所测得的l和T代入单摆的周期公式是T=2lg,算出g,将它作为实验的最后结果写入报告中去.指出上面步骤中遗漏或错误的地方,写出该步骤前的字母,并加以改正(不要进行误差计算) .解析:摆长应是摆球中心到悬点的距离,要用游标卡尺测摆球直径d,摆长l=摆线长+d2.摆球从第1次到第60次通过最低点,经历的时间应是60-12=29.5个周期,所以T=t29.5.在数据处理时,应分别对l和T测量多次,求出它们的平均值l和T,然后代入公式g=42lT2,求出的g值才可作为实验最后结果.也可以多次测l和T,用g=42lT2算出多个g值,再用g=g1+g2+gnn求平均值,多次测量求平均值的目的是为了减小偶然误差.答案:A.要用游标卡尺测出摆球直径d,摆长l等于摆线长与d2之和;B.T=t29.5;C.g应多测几次,然后取平均值作为实验的最后结果.6.有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室,各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”,他们通过校园网交换实验数据,并由计算机绘制了T2l图象,如图(甲)所示,去北大的同学所测实验结果对应的图线是(填“A”或“B”).另外,在南大做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两个摆球的振动图象(如图(乙)所示),由图可知,两单摆摆长之比lalb=.在t=1 s时,b球振动的方向是.解析:由单摆的周期公式T=2lg得:T2=42gl,即图象的斜率k=42g,重力加速度越大,斜率越小,我们知道北京的重力加速度比南京的大,所以去北大的