用单摆测定重力加速度导学案新人教版.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -高三物理一轮复习试验专题试验十三用单摆测定重力加速度导学案一、试验目的用单摆测定当的的重力加速度二、试验原理可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当单摆偏角很小时 10 ，单摆的运动为简谐运动，依据单摆周期T 2lg得 g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4 2lT2，因此，只需测出摆长l 和周期 T，便可测定g.三、试验器材中心有小孔的金属小球、长约1 米的细线、铁架台 带铁夹 、刻度尺、秒表、游标卡尺四、试验操作1试验步骤(1) 做单摆： 让细线的一端穿过小球的小孔，并打一个比

2、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，并把铁架台放试验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，且在单摆平稳位置处做标记，如图1 所示(2) 测摆长：用米尺量出摆线长l ，精确到毫米，用游标卡尺D测出小球的直径D，也精确到毫米，就单摆长l l .图 12(3) 测周期：将单摆从平稳位置拉开一个角度 小于10 ，然后释放小球，登记单摆做30 50 次全振动的总时间，算出平均每次全振动的时间，即为单摆的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结振动周期反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值(4) 转变摆长，重做几次试验2数据处理(1) 公式法：利用多次测得的单摆周期及对应摆

3、长，借助公式g 后算出 g 的平均值24 lT2求出加速度g，然可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4(2) 图象法：由公式gT2l2，分别测出一系列摆长l对应的周可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结期 T，图 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -作出 l T2 的图象，

4、如图2 所示，图象应是一条通过原点的直线，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结求出图线的斜率k，即可求得g 值 g 42kkl l22.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结， T T五、留意事项1构成单摆的条件：细线的质量要小，弹性要小，选用体积小、密度大的小球，摆角不超过 10.2要使摆球在同一竖直面内摇摆，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到肯定位置后由静止释放3测周期的方法：1 要从摆球过平稳位置时开头计时由于此处速度大、计时误差小，而最高点速度小、计时误差大2 要测多次全振动的时间来运算周期如在摆球过平稳位置时开头计时，且在数“零”的同时按下秒表，以后每当摆球从同一

5、方向通过最低位置时计数1 次24本试验可以采纳图象法来处理数据即用横轴表示摆长l ，用纵轴表示T ，将试验所得4 2数据在坐标平面上标出，应当得到一条倾斜直线，直线的斜率kg. 这是在众多的实验中常常采纳的科学处理数据的重要方法六、误差分析1系统误差的主要来源：悬点不固定，球、线不符合要求，振动是圆锥摆而不是在同一竖直平面内的振动等2偶然误差主要来自时间的测量上，因此，要从摆球通过平稳位置时开头计时，不能多计或漏计振动次数记忆口诀轻绳重球铁架台，竖直平面小角摆。 先做单摆后测长，线长半径两不忘。 低点数数把时计，三五十次算周期。 秒表计数不估读，转变摆长多组数。 运算平均误差小，做图方法很精妙

6、.例 1在做“用单摆测定重力加速度”的试验时，用摆长 l 和周期 T 运算重力加速度的公式是 g . 假如已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖 直下垂如图3 甲所示，那么单摆摆长是 假如测定了40 次全振动的时间如图乙中秒表所示，那么秒表读数是 s 单摆的摇摆周期是 s.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -图 3例

7、 2下表是用单摆测定重力加速度试验中获得的有关数据：摆长 l m0.50.60.81.122周期 T s 2.02.43.24.4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2(1) 利用上述数据在图4 的坐标系中描画出l T图象可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 4222(2) 利用图象，取T 4.2 s时， l m重力加速度g m/s .例 3有一测量微小时间差的装置，是由两个摆长略有微小差别的单摆同轴水平悬挂构成的两个单摆摇摆平面前后相互平行(1) 现测得两单摆完成50 次全振动的时间分别为50.0 s 和 49.0 s，就两单摆的周期差 T s.(2) 某同学利用此

8、装置测量小于单摆周期的微小时间差，详细操作如下：把两摆球向右拉至相同的摆角处，先释放长摆摆球，接着再释放短摆摆球，测得短摆经过如干次全振动后，两摆恰好第一次同时同方向通过某位置，由此可得出释放两摆的微小 时间差如测得释放两摆的时间差 t 0.165 s ，就在短摆释放 s 填时间 后，两摆恰好第一次同时向 填方向 通过 填位置 (3) 为了能更精确的测量微小的时间差，你认为此装置仍可做的改进是 .1在做“用单摆测定重力加速度”的试验中，有人提出以下几点建议：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 6 页 - -

9、- - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -A适当加长摆线 B质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的C单摆偏离平稳位置的角度不能太大D当单摆经过平稳位置时开头计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期其中对提高测量结果精确度有利的是 2在做“用单摆测定重力加速度”的试验中，(1) 以下对试验的几点建议中，有利于提高测量结果精确度的是 A试验中适当加长摆线 B单摆偏离平稳位置的角度不能太大C当单摆经过最大位置时开头计时可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结

10、2D测量多组周期T 和摆长 L，作 L T关系图象来处理数据可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2(2) 某同学在正确操作和测量的情形下，测得多组摆长L 和对应的周期 T，画出 L T 图线，如图5 所示显现这一结果最可能的缘由是：摆球重心不在球心处，而是在球心的正 方 选填 “上”或“下” 为了使得到的试验结果不受摆球重心位置无法图 5精确确定的影响，他采纳恰当的数据处理方法：在图线上选取A、B两个点，找出两点相应的横纵坐标，如下列图用表达式g 运算重力加速度，此结果即与摆球重心就在球心处的情形一样3两个同学利用假期分别去参观北京高校和南京高校的物理试验室，各悠闲那里利用先进2的

11、 DIS 系统较精确的探究了“单摆的周期 T 与摆长 L 的关系”，他们通过校内网交换试验数据，并由运算机绘制了 T L 图象，如图 6 甲所示，去北大的同学所测试验结果对应的图线是 选填“ A”或“ B” 另外，在南大做探究的同学仍利用运算机绘LaL制了两种单摆的振动图象 如图乙 ，由图可知，两单摆摆长之比 .b图 64某试验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的试验中，已知单摆图 7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳

12、总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -在摇摆过程中的摆角小于5。在测量单摆的周期时，从单摆运动 到最低点开头计时且记数为1，到第 n 次经过最低点所用的时间为t 。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长 从悬点到摆球的最上端 为 L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为d 读数如图7 所示 (1) 该单摆在摇摆过程中的周期为 (2) 用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g .(3) 从上图可知，摆球的直径为 mm.(4) 试验终止后， 某同学发觉他测得的重力加速度的值总是偏大，其缘由可能是下述缘由中的A单摆的悬点未固定紧，振动中显现

13、松动，使摆线增长了B把 n 次摇摆的时间误记为 n 1 次摇摆的时间 C以摆线长作为摆长来运算 D以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来运算5某同学在做“用单摆测定重力加速度”的试验中，先测得摆线长78.50 cm ，摆球直径2.0 cm. 然后将一个力电传感器接到运算机上，试验中测量快速变化的力，悬线上拉力F 的大小图 8随时间 t 的变化曲线如图8 所示(1) 该摆摆长为 cm.(2) 该摆摇摆周期为 s.2(3) 测得当的重力加速度g 的值为 m/s .(4) 假如测得g 值偏小，可能缘由是 A测摆线长时摆线拉得过紧B摆线上端悬点未固定好，摇摆中显现松动C运算摆长时，遗忘了加小球半径 D读单

14、摆周期时，读数偏大61 在“探究单摆周期与摆长的关系”试验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图9 甲、乙所示测量方法正确选项 选填“甲”或“乙” 图 9(2) 试验时， 如摆球在垂直纸面的平面内摇摆，为了将人工记录振动次数改为自动记录振可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -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，

15、 如图 10 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 的变化图线如图乙所示，就该单摆的振动周期为 如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 倍的另一小球进行试验，就该单摆的周期将 填“变大”、“不变”或“变小” ，图乙中的 t 将 填“变大”、“不变”或“变小” 图 10答案课堂探究4 2l例 1T287.40 cm75.21.88例 21 见解析21.059.86例 310.0228.085左平稳位置(3) 减小两单摆的摆长差等随堂训练1 AC24 LA LB2 1ABD2 下22可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结43 B9TA TB22d可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4 12tn 12 n 1t 2 L2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结35.9804BD5 1 79.5021.839.684BCD6 1 乙22 t 0变大变大可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载