《届高考一轮复习：.实验：探究单摆周期与摆长关系测重力加速度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《届高考一轮复习：.实验：探究单摆周期与摆长关系测重力加速度（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 实验实验 器材长约1m的细线一条、较重的带孔小 球一个、带有铁夹的铁架台一个、毫米刻度尺一根 、秒表一块、游标卡尺一个 实验实验 步骤骤 1让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比 孔大一些的线结，做成单摆 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，使铁夹伸出桌面以外，让摆球 自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记 3用米尺量出悬线长 l，用游标卡尺测出摆 球的直径d，然后计算出悬点到球心的距离Ll d/2即为摆长 4把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不 超过10)，然后放开小球让它摆动，用秒表测出单 摆完成3050次全振动的时间t，计算出平均完成 一次全振动的时间Tt/n，这个
2、时间就是单摆的振 动周期 5改变摆长 ，重做几次实验 1.“探究单摆单摆 周期与摆长摆长 的关系”的实验过程 问题：探究单摆周期与摆长的关系实验中要 注意哪些事项？ 解答：(1)实验所用的单摆应符合理论要求，即 ：线的弹性要小，摆球用密度大、体积小的小球， 并且要在摆角小于10的情况下进行实验； (2)摆球的悬点要固定，即用铁夹夹紧，以免摆 球摆动时摆线长度变化 (3)要使单摆在竖直平面内摆动，不能形成锥摆 (4)计算单摆的振动次数时，应以摆球通过平衡 位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位 置时进行计数，且在数“零”的同时按下秒表，开始 计时计数并且要测30次或50次全振动的总时间，
3、然后除以次数得周期，如此反复三次，求周期平均 值才可以作为单摆周期 例1：一个学生利用单摆做测定重力加速度的 实验他的具体做法如下： (1)取一根丝线，一端穿过摆球的小孔，然后打 一个结，另一端缠绕在铁架台的夹子夹着的细铁棒 上； (2)用米尺量得的丝线长 20cm作为摆长 ； (3)将摆球向一侧偏离15后放开摆球； (4)在放开摆球的同时开始计时； (5)记下摆球完成一次全振动的时间作为周期T ； (6)把所得数据代入公式g42L/T2即可； 请对该 学生的实验作出评价意见 解析：该学生实验每一步都有错误： (1)不能将丝线缠绕在小棒上，这样悬点不固定， 摆长会随着摆动而发生变化正确的做法应
4、该是用夹 子夹住，使悬点固定； (2)20cm的摆长太短，一般应使摆长L远大于摆球 的直径d，取1m左右为宜；计算摆长应加上摆球半径 ； (3)偏角大于10，不符合简谐运动的要求，应使 摆动偏角不超过10； (4)放开手计时，不容易做到同步计时，应 让小球摆至最低点即平衡位置计时(同时在平衡 位置下面放置一标志物)； (5)用一次全振动的时间作为周期，误差很 大，应用累积法，让摆球摆动3050次，测出总 时间t，再求出周期Tt/n(n为全振动的次数)； (6)一般实验要重复几次，取记录数据算出 结果的平均值为最后测量的结果 点评：34部分实验相对较多，所以复习时不 能掉以轻心，鉴于高考考纲的要
5、求，复习时重在基 础 警示：秒表读数和计算单摆周期都是易错点 2.“探究单摆单摆 周期与摆长摆长 的关系”的数据处理 例2：(1)在做“用单摆测 定重力加速度”的实验 时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g _.若已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的 零点对准摆线的悬点，摆线竖 直下垂，如图125 1(a)所示，则单摆摆长 是_cm.若测定了 40次全振动的时间如图1251(b)中的秒表所示， 则秒表读数是_s单摆摆动 周期是 _s. 图1251 (2)某同学在实验中，测量5种不同摆长情况 下单摆的振动周期，记录表格如下 L/m0.50.80.91.01.2 T/s1.421.791.
6、902.002.20 T2/s22.023.203.614.004.84 以L为横坐标，T2为纵坐标，作出 T2L图线 ，并利用此图线求重力加速度 答案：42L/T2；87.40；75.2；1.88 点评: 数据处理是本题的重点，刻度尺的读 数要注意读对，数据后面的单位也要注意秒表 读数前要注意秒表表盘的意义 3.“探究单摆单摆 周期与摆长摆长 的关系”的误误差分析 问题：实验中有哪些措施有助于减小实验误 差 ？ 解答：(1)测周期的方法 开始计时位置：平衡位置，此处的速度大，参 考位置易确定，最高点位置不确定，速度小，误差大 记录全振动次数的方法： 摆球过平衡位置时启动秒表同时记数为零，以后
7、 摆球每过一次平衡位置记一个数，最后秒表计时为t， 记数为n，则周期Tt/(n/2)2t/n. (2)摆长测量 为使摆长测量准确，从而减小实验误差，在 不使用游标卡尺测量摆球直径的情况下，可以用 刻度尺量出线长摆球直径L1和线长L2，再通过L (L1L2)/2计算求得摆长，最好在测周期前后分 别测量摆长，再以它们的平均值代入公式求g值 (3)提高实验测量结果的精确度 适当加长摆线，可增大单摆振动周期，有 利于提高测量结果的精确度 当单摆经过平衡位置时开始计时，应测量 3050次全振动的时间，再求出周期的平均值， 可以提高测量结果的精确度 例3：某同学在家里做“用单摆测 定重力加速度 ”的实验，
8、但没有合适的摆球，他找到了一块大小 为3cm左右，外形不规则的石块代替小球如图12 52所示，他设计的实验步骤是： 图1252 A将石块用细尼龙线系好，结 点为M，将尼龙线的上端固定于O点； B用刻度尺测量OM间尼龙线的 长度L作为摆长 ； C将石块拉开一个大约30的 角度，然后由静止释放； D从摆球摆到最高点时开始计时，测出30 次全振动的总时间 t，由Tt/30得出周期； E改变OM间尼龙线的长度再做几次实验， 记下相应的L和T； F求出多次实验中测得的L和T的平均值作 为计算时使用的数据，代入公式g 求出重 力加速度g. (1)你认为该 同学以上实验步骤中有重大错误 的是_为什么？ (2
9、)该同学用OM的长作为摆长 ，这样做引起的 系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大 还是偏小？_.你认为用什么方法可以解 决摆长无法准确测量的困难？ 点评：源于课本高于课本的命题思想早已“深 入人心”，其中实验试题的创新度是各种题型中最 大的对于单摆模型有很多的变迁问题，所以复习 时可以适度的拓展 C 2.(多选)在做“用单摆测 定重力加速度”的实验时 ，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精 确度有利的是( ) 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单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D当单摆经过 平衡位置时开始计时，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 解析：单摆实验的精确度取决于实验装置的理 想化程度及相关物理量的测量精度适当加大摆线长 度，有利于把摆球看成质点，在摆角小于10的条件 下，摆球的空间位置变化较大，便于观察，A对摆 球体积越大，所受空气阻力越大，对质量相同的摆球 其影响越大，B错摆角应小于10，C对本实验采 用累积法测量周期，若仅测量一次全振动，由于球过 平衡位置时速度较大，难以准确记录，且一次全振动 的时间太短，偶然误差较大，D错 答案： AC
