物理新导学笔记选修十一实验探究单摆周期和摆长的关系省名师优质课获奖课件市赛课一等奖课件

试验：探究单摆周期与摆长关系第十一章

机械振动第1页知识内容探究单摆周期与摆长关系考试属性√课时要求1.探究单摆周期与摆长关系.2.练习使用游标卡尺.3.学会正确使用秒表.4.学会用图象法处理试验数据.第2页内容索引技能贮备明确原理提炼方法题型演练学以致用实训演练达标检测检测评价达标过关第3页技能贮备第4页1.结构：主尺、

(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺.(如图1所表示)一、游标卡尺图1游标尺2.用途：测量厚度、长度、深度、内径、外径.第5页3.原理：利用主尺最小分度与游标尺最小分度差值制成.不论游标尺上有多少个小等分刻度，它刻度部分总长度比主尺上一样多小等分刻度少1mm.常见游标卡尺游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个，其规格见下表：刻度格数(分度)刻度总长度每小格与1mm差值准确度(可准确到)109mm0.1mm

mm2019mm0.05mm

mm5049mm0.02mm

mm0.10.050.02第6页4.读数：若用x表示从主尺上读出整毫米数，K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐游标格数，则统计结果表示为(x＋K×准确度)mm.第7页

则测出单摆

和

，即可求出当地重力加速度.1.试验原理二、探究单摆周期与摆长关系摆长l周期T2.试验器材铁架台及铁夹，金属小球(有孔)、秒表、细线(1m左右)、刻度尺、__________.游标卡尺第8页3.试验步骤(1)让细线穿过小球上小孔，在细线穿出端打一个稍大一些线结，制成一个单摆.(2)将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在试验桌边，把单摆上端固定在铁夹上，使摆球自由下垂.在单摆平衡位置处做上标识.(3)用刻度尺量出悬线长l′(准确到mm)，用游标卡尺测出摆球直径d(准确到mm)，则摆长为l＝第9页(4)把单摆拉开一个角度，角度小于5°，释放摆球.摆球经过最低位置时，用秒表开始计时，测出单摆全振动30次(或50次)时间，求出___________________，即为单摆振动周期.(5)改变摆长，重复测量几次，将数据填入表格.一次全振动时间第10页4.数据处理(1)平均值法，每改变一次摆长，将对应l和T代入公式中求出g值，最终求出g平均值.设计以下所表示试验表格试验次数摆长l/m周期T/s重力加速度g/(m·s－2)重力加速度g平均值/(m·s－2)1

2

3

第11页第12页5.注意事项(1)选择细而不易伸长线，比如用单根尼龙丝、丝线等，长度普通不应短于1m，摆球应选取密度较大金属球，直径应较小，最好不超出2cm.(2)摆动时控制摆线偏离竖直方向角度应

.(3)摆球摆动时，要使之保持在同一

，不要形成圆锥摆.(4)计算单摆全振动次数时，应从摆球经过

时开始计时，每当摆球从同一方向经过

时计数，要测n次(如30次或50次)全振动时间t，用取平均值方法求周期很小竖直平面内最低位置最低位置第13页题型演练第14页一、试验器材与注意事项例1

(·浙江名校协作体高三第二学期考试)在“单摆测重力加速度”试验中，测量周期时，秒表指针如图2所表示，读数为_____s.图248.4答案第15页其中悬挂最正确是图3中_____(填甲、乙、丙)，这么做目标是____(填选项前字母代号).A.确保摆动过程中摆长不变B.可使周期测量得愈加准确C.确保摆球在同一竖直平面内摆动例2

(·浙江名校新高考研究联盟第三次联考)某同学在“探究单摆周期与摆长关系”试验中，在用铁架搭建好单摆后先测量摆线长度，其过程以下：图3乙A答案第16页某同学采取了如图4所表示方法测量摆长：摆球直径用游标卡尺进行测量，测量方法和游标刻度如图5所表示，则摆球直径是______________mm.本单摆摆长是_________________m.(请注意单位，本空保留四位有效数字)图4图514.00～14.060.4830～0.4845答案第17页针对训练(·浙江10月选考·24(1))在“探究单摆周期与摆长关系”试验中，测量单摆周期时，图6中_____(填“甲”“乙”或“丙”)作为计时开始与终止位置更加好些.图6乙答案解析解析因小球经过平衡位置时速度较大，有利于计时.故选乙.第18页二、试验数据处理例3

(·金华一中上学期高二第二次段考)某同学探究单摆周期与摆长关系，他用分度值为毫米直尺测得摆线长为89.40cm，用游标卡尺测得摆球直径如图7甲所表示，读数为________cm，摆长为________cm.用停表统计单摆做30次全振动所用时间如图乙所表示，则停表读数为________s，图72.05057.090.425答案第19页假如测得g值偏大，可能原因是_____(填序号).A.计算摆长时加是摆球直径B.将摆线和摆球平放在桌面上，拉直后用米尺测出摆球球心到摆线某点O

间长度作为摆长C.摆线上端未牢靠系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加(试验过

程中先测摆长后测周期)D.试验中误将30次全振动记为31次答案解析AD第20页解析游标卡尺主尺读数为2cm，游标尺上第10个刻度和主尺上某一刻度对齐，所以游标读数为10×0.05mm＝0.50mm，所以最终读数为：2cm＋0.050cm＝2.050cm；由题图乙可知：秒表读数t＝57.0s；计算摆长时用是摆线长加摆球直径，则摆长测量值偏大，重力加速度测量值偏大，故A正确；第21页用米尺测出摆球球心到摆线某点O间长度作为摆长使摆长测量值偏小，重力加速度测量值偏小，故B错误；摆线上端未牢靠系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加，则摆长测量值偏小，重力加速度测量值偏小，故C错误；试验中误将30次全振动记为31次，则周期测量值偏小，重力加速度测量值偏大，故D正确.第22页例4

(·杭州高三第一学期质检)(1)如图8甲所表示为小金在进行“探究单摆摆长和周期关系”试验时，用秒表统计下单摆50次全振动所用时间，由图可知该次试验中50次全振动所用时间为_____s.图899.8答案第23页(2)如图乙所表示，他组装单摆时，在摆线上端悬点处，用一块开有狭缝橡皮夹牢摆线，再用铁架台铁夹将橡皮夹紧，他这么做主要目标是________.A.便于测量单摆周期B.确保摆动过程中摆长不变C.确保摆球在同一竖直平面内摆动答案√第24页(3)小金同学以摆线长度(L)作为纵坐标，以单摆周期平方(T2)作为横坐标，作出L－T2图象如图丙所表示，则其作出图线是______(填“图线1”、“图线2”或“图线3”).若作出图线斜率为k，能否依据图象得到当地重力加速度？_____.

(若不能够，填“否”；若能够求出，则写出其表示式).图线24π2k答案第25页达标检测第26页1231.(试验器材与注意事项)(·宁波“十校联考”高三第一学期期末)在“用单摆测定重力加速度”试验中(1)以下关于本试验办法中正确是A.摆角应尽可能大些B.摆线应适当长些C.摆球应选择密度较大实心金属小球D.用停表测量周期时，应从摆球摆至最高点时开始计时答案√√第27页(2)用50分度游标卡尺测量小球直径，如图9所表示读数是____________mm，用停表统计了单摆振动50次所用时间如图10所表示，停表读数为_______s.答案图10图917.46～17.54100.2123第28页(3)考虑到单摆振动时空气浮力影响后，同学甲说：因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球作用相当于重力加速度变小，所以振动周期变大，乙同学说：浮力对摆球影响好像用一个轻一些摆球做试验，所以振动周期不变，这两个同学说法中________.A.甲正确B.乙正确C.都错误答案√123第29页(1)测单摆周期时，为减小测量误差，应_____.A.以平衡位置作为计时起点B.以最大位移处作为计时起点C.能够以任意位置作为计时起点√答案2.(试验数据处理)(·温州“十五校联合体”高二第一学期期末)用单摆测定重力加速度试验装置如图11甲所表示.关于该试验，有以下步骤：图11123第30页(2)测出摆线长L，小球直径d，及单摆完成n次全振动所用时间t，则重力加速度g＝______________.(用L、d、n、t表示)(3)如图12所表示，用游标卡尺测得小球直径为______mm.图1220.3答案123第31页(4)某同学在试验时忘了测量小球直径，不过改变摆线长度做了屡次测量，得到多组T与L试验数据，依据这些数据，该同学能否求得当地重力加速度？____.(填“能”或“不能”)能答案123第32页3.(试验综合考查)(·嘉兴市高二第一学期期末)某同学用试验方法“探究单摆周期与摆长关系”.(1)组装单摆时，应在以下器材中选取________较为适当A.长度为1m左右细线B.长度为30cm左右细线C.直径为1.8cm左右塑料球D.直径为1.8cm左右铁球答案√解析√解析为减小试验误差，应选择1m左右摆线，为减小空气阻力影响，摆球应选质量大而体积小金属球，所以需要试验器材是A、D.123第33页(2)该同学用如图13甲所表示仪器来测量球直径，该仪器名称是________，某次测量读数区如