新人教版第7章实验9用单摆测量重力加速度的大小课件（44张）

第七章机械振动与机械波实验九用单摆测量重力加速度的大小实验知识·自主回顾核心考点·重点突破2年高考·1年模拟实验知识·自主回顾一、实验目的1．练习使用秒表和刻度尺测单摆的周期。2．用单摆测重力加速度的大小。三、实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1m)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺。四、实验步骤1．让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆。2．把细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，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示。六、误差分析1．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，摆球是否可视为质点，球、线是否符合要求，摆角是否足够小，摆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。2．偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量。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，并采用倒计时计数的方法，即4,3,2,1,0在数“0”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差，应多次测量后取平均值。七、注意事项1．悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定。2．单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于5°。3．选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数。4．摆球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L。核心考点·重点突破考点一教材原型实验例1(2)他组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图乙所示，这样做的目的是______(填选项前的字母)；A．保证摆动过程中摆长不变B．可使周期测量更加准确C．需要改变摆长时便于调节D．保证摆球在同一竖直平面内摆动AC(3)小金同学以摆线的长度(L)作为纵坐标，以单摆周期的平方(T2)作为横坐标，作出L－T2的图像如图丙所示，则其作出的图线是_________(选填“图线1”“图线2”或“图线3”)。若作出的图线的斜率为k，则能否根据图像得到当地的重力加速度？______。(若不可以求出，则填“否”；若可以求出，则写出其表达式)图线24π2k[解析](1)由图甲可知，小表盘分度值为30s，大表盘分度值为0.1s，秒表指针所指位置即为该时刻对应位置，不需要估读，此时小表盘指针指在和2之间，读数记为90s，则大表盘读数应为9.7s，所以该次实验中50次全振动所用时间为99.7s。(2)用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，可以在需要改变摆长时便于调节；用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，从而保证摆动过程中摆长不变。上述做法并不能使周期测量更加准确，也无法保证摆球在同一竖直平面内摆动。故选AC。考点二实验拓展创新本实验的常见创新角度如下：例2r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示______。(2)Ic的国际单位为____________，由拟合直线得到Ic的值为____________(保留到小数点后二位)。(3)若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值______(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。T2rkg·m2不变〔变式训练〕

(2022·天津一模)某同学利用单摆测定当地重力加速度，实验装置如图甲所示，实验时使摆球在垂直于纸面的平面内摆动，为了将人工记录改为自动记录，在摆球运动最低点的右侧放一激光光源，在其左侧放一个与自动记录仪相连的光敏电阻。他用刻度尺测量细绳的悬点到均匀小球的顶端的距离当作摆长，测得摆长为L1时，仪器显示的光敏电阻R随时间t变化的图线如图乙所示。(1)从图像乙可以看出，摆长为L1时振动周期为_______；(2)若保持悬点到小球顶端距离不变，换用直径为原来2倍的另一均匀小球进行实验，则图乙中的t1将______(填“变大”“不变”或“变小”)；(3)通过改变摆线长度，测得6组L和对应的周期T，画出T2－L图线如图丙，由该直线的斜率可求出重力加速度。与摆线长度加上小球半径作为摆长相比，此法求得的重力加速度______(填“偏大”“偏小”或“相同”)。2t1变大相同[解析](1)单摆在一个周期内两次经过平衡位置，每次经过平衡位置，单摆会挡住细激光束，从R-t图线可知周期为T＝2t1。(2)摆长等于摆线的长度加上小球的半轻，根据单摆的周期公式T＝2年高考·1年模拟1.(2023·山东德州高三期末)某同学用图甲所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。(1)以下说法正确的是___。A．实验所用小球的密度不要太大B．测量周期时只需测得小球做一次周期性运动的时间即可C．实验时小球的摆动幅度应大些D．悬挂小球的细绳的质量要尽可能小些D(2)图乙和图丙为细线上端的两种不同的悬挂方式．应该选图___所示的悬挂方式。(3)该同学用游标卡尺测量小球的直径，测量的刻度部分如图丁所示，则小球的直径为_______________cm。丙(4)该同学通过改变细线长度进行多次测量，记录每次测得的周期T和对应的细线长度L，画出的T2－L图像如图戊所示，π≈，由此得当地重力加速度为____________m/s2(结果保留三位有效数字)。[解析](1)实验所用小球的密度要大，体积要小，选项A错误；为了减小误差，测量周期时要测量至少30次全振动的时间，然后计算周期的平均值，选项B错误；实验时小球的摆动幅度不大于5°，否则就不是简谐振动了，选项C错误；为了减小误差，悬挂小球的细绳的质量要尽可能小些，选项D正确。(2)图乙和图丙为细线上端的两种不同的悬挂方式，乙图中当摆球摆动时会导致摆长变化，则应该选图丙所示的悬挂方式。2．(2023·湖南高三专题练习)为测定当地的重力加速度g，某实验小组用图甲所示装置进行实验。长为L的轻质细绳一端固定在O点，另一端拴一个质量为m的小球(其直径远小于L)，在悬点O的正下方小球摆动时球心经过处的N点固定一光电门，忽略空气阻力和细绳的形变。实验步骤如下：(1)用螺旋测微器测出小球的直径D，示数如图乙，小球直径D＝___________mm；(2)将小球拉至偏离竖直方向的某位置，测出此时细绳与竖直方向的夹角θ；D(2)由于器材所限，无法测量磁性小球的直径，对实验进行了如下调整：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度l1、l2和对应的周期T1、T2，通过计算也能得到重力加速度大小的测量值。请你写出该测量值的表达式g＝__________。(3)通过实