2022届高考物理一轮复习-第3章-第4课时-实验八-用单摆测定重力加速度课件-人教大纲版2

1．学会用单摆测定当地的重力加速度．2．加深对单摆振动周期公式的理解．3．学会使用秒表．第4课时实验八用单摆测定重力加速度第一页，编辑于星期一：十四点一分。第一页，编辑于星期四：二十点三十四分。单摆在摆角很小(小于10°)时，其摆动可以看作简谐运动，其振动周期为t＝2π，其中l为摆长，g为当地重力加速度，由此可得g＝，据此只要测出摆长l和周期t，就可以计算出当地重力加速度g的数值．第二页，编辑于星期一：十四点一分。第二页，编辑于星期四：二十点三十四分。秒表使用简介：①使用方法：首先要上好发条，它上端的按钮是用来开启和止动秒表的，第一次按压，秒表开始计时；第二次按压，指针停止计时，指示出两次按压之间的时间；第三次按压，两指针返回零刻度处．②读数：所测时间超过半分钟时，半分钟的整数倍部分由分针读出，不足半分钟的部分由秒针读出，总时间为两针示数之和．长约1m的细丝线一根，通过球心开有小孔的金属球一个，带有铁夹的铁架台，毫米刻度尺、秒表、游标卡尺．第三页，编辑于星期一：十四点一分。第三页，编辑于星期四：二十点三十四分。一、仪器安装1．让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个结，做成单摆．如图7－4－1所示．2．把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记．如图7－4－1所示．图7－4－1第四页，编辑于星期一：十四点一分。第四页，编辑于星期四：二十点三十四分。二、测量3．测摆长：用米尺量出摆线长l，精确到毫米，用游标卡尺测出小球直径d，也精确到毫米；则单摆的摆长l′＝l＋.4．测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°)，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．5．改变摆长，重做几次实验．第五页，编辑于星期一：十四点一分。第五页，编辑于星期四：二十点三十四分。三、数据处理方法一：将测得的几次的周期t和摆长l代入公式g＝中算出重力加速度

g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值． 方法二：图象法图7－4－2第六页，编辑于星期一：十四点一分。第六页，编辑于星期四：二十点三十四分。由单摆的周期公式t＝2π可得

，因此以摆长l为纵轴，以t2为横轴，做出l—t2图象，是一条过原点的直线，如图7－4－2所示，求出斜率

k，即可求出g值．g＝4π2k，

.6．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．第七页，编辑于星期一：十四点一分。第七页，编辑于星期四：二十点三十四分。1．为减小计时误差，开始计时的位置应选在平衡位置．2．要测多次全振动的时间来计算周期，如在摆球过平衡位置时启动秒表同时数零，以后摆球每过一次平衡位置记一个数．最后秒表计时为t秒，记数为

n，则周期

秒．3．构成单摆的条件：细线的质量要小，弹性要小；要选用体积小、密度大的小球，摆角不能超过10°.第八页，编辑于星期一：十四点一分。第八页，编辑于星期四：二十点三十四分。4．摆长是悬点到球心的距离，即摆线长加上小球半径，为使摆长测量准确，可以用刻度尺进行如图7－4－3所示的测量，l＝求得摆长．摆线上端要固定好，以免摆动过程中摆长发生变化．图7－4－3第九页，编辑于星期一：十四点一分。第九页，编辑于星期四：二十点三十四分。【例1】(2009·重庆，22)某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作， 请判断是否恰当(填“是”或“否”)． ①把单摆从平衡位置拉开约5°释放；__________ ②在摆球经过最低点时启动秒表计时；__________ ③用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期；________第十页，编辑于星期一：十四点一分。第十页，编辑于星期四：二十点三十四分。③用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期；________该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见表．用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数见图7－4－4，该球的直径为________mm.根据表中数据可以初步判断单摆周期随________的增大而增大．图7－4－4第十一页，编辑于星期一：十四点一分。第十一页，编辑于星期四：二十点三十四分。数据组编号摆长/mm摆球质量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.46501.116.51.4第十二页，编辑于星期一：十四点一分。第十二页，编辑于星期四：二十点三十四分。解析：①单摆的摆角小于5°时，单摆做简谐振动．②当球摆到最低点时，速度最大，此位置开始计时误差小．③为了减小误差，应该记录30～50次全振动的时间，然后再计算出单摆的周期．分析表格中的数据可知，当两摆的摆长相同，质量不同时，周期相同，而质量相同，摆长长的周期大．答案：①是②是③否20.685(20.683～20.687)摆长第十三页，编辑于星期一：十四点一分。第十三页，编辑于星期四：二十点三十四分。【例2】在“用单摆测重力加速度”的实验中， (1)某同学的操作步骤为： a．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上 b．用米尺量得细线长度l c．在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球 d．用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期t＝t/n e．用公式g＝计算重力加速度第十四页，编辑于星期一：十四点一分。第十四页，编辑于星期四：二十点三十四分。按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比________(选填“偏大”“相同”或“偏小”)．(2)已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为t′＝t0，

中t0为摆角趋近于0°时的周期，a为常数．为了用图象法验证该关系式，需要测量的物理量有__________________；若某同学在实验中得到了如图7－4－5所示的图线，则图象中的横轴表示____________．图7－4－5第十五页，编辑于星期一：十四点一分。第十五页，编辑于星期四：二十点三十四分。解析：(1)因为操作中只测出线长l、将线长当做摆长代入了g＝进行计算，所以测得的g值比真实值偏小．(2)根据给出的公式t′＝t0及相关条件可判定．t′、θ为变量，所以需要测量的物理量有t′(或t、n)和θ；根据给出的图象是斜线，且公式t′＝t0中t′、θ为变量，将该公式变形为，将该表达式与图象作对照，不难判定图象的横轴应表示t′(纵轴表示)．答案：(1)偏小(2)t′(或t、n)、θ

t′第十六页，编辑于星期一：十四点一分。第十六页，编辑于星期四：二十点三十四分。【例3】(2009·浙江，22)(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7－4－6甲、乙所示．测量方法正确的是________(选填“甲”或“乙”)．图7－4－6第十七页，编辑于星期一：十四点一分。第十七页，编辑于星期四：二十点三十四分。(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、右侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图7－4－7所示．

图7－4－7第十八页，编辑于星期一：十四点一分。第十八页，编辑于星期四：二十点三十四分。光敏电阻与某一自动记录相连，该仪器显示的光敏电阻阻值r随时间t变化图线如图7－4－8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7－4－6乙中的Δt将________(填“变大”、“不变”或“变小”)．图7－4－8

第十九页，编辑于星期一：十四点一分。第十九页，编辑于星期四：二十点三十四分。解析：通过r随t的变化图象可知，