人教版 高考总复习 物理12-3

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1、物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4第三单单元 实验实验 ：用单摆测单摆测 定重力加速度物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4一、实验实验 目的1学会用单摆测单摆测 定当地的重力加速度2加深对单摆对单摆 振动动周期公式的理解3学会使用秒表考点聚焦物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4秒表使用简简介：(1)认识认识 秒表：秒表有各种规规格，它们们的构成和使用方法略有不同一般的秒表有两根针针，长针长针 是秒针针，每转转一圈是30 s，短针针是分针针(2)使用方法：首先要上好发发条，它上端的按钮钮是用来开启和止动动秒表的，第一次

2、按压压，秒表开始计时计时 ；第二次按压压，指针针停止计时计时 ，指示出两次按压压之间间的时间时间 ；第三次按压压，两指针针返回零刻度处处物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(3)读读数：所测时间测时间 超过过半分钟时钟时 ，半分钟钟的整数倍部分由分针读针读 出，不足半分钟钟的部分由秒针读针读 出，总时间为总时间为两针针示数之和物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4三、实验实验 器材长约长约 1 m的细丝线细丝线 一根，通过过球心开有小孔的金属球一个，带带有铁夹铁夹 的铁铁架台，毫米刻度尺、秒表、游标标卡尺 物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4四、实验实验 步骤骤(一

3、)仪仪器安装1让线让线 的一端穿过过小球的小孔，然后打一个结结，做成单摆单摆 如图图1所示2把线线的上端用铁夹铁夹 固定在铁铁架台上，把铁铁架台放在实验实验 桌边边，使铁夹铁夹 伸到桌面以外，让摆让摆 球自由下垂，在单单摆摆平衡位置处处做上标记标记 如图图1所示图1物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(二)测测量3测摆长测摆长 ：用米尺量出摆线长摆线长 l，精确到毫米，用游标标卡尺测测出小球直径D，也精确到毫米；则单摆则单摆 的摆长摆长 ll .4测测周期：将单摆单摆 从平衡位置拉开一个角度(小于10)，然后释释放小球，记记下单摆摆动单摆摆动 3050次的总时间总时间 ，算出平均每摆

4、动摆动一次的时间时间 ，即为单摆为单摆 的振动动周期反复测测量三次，再算出测测得周期数值值的平均值值5改变摆长变摆长 ，重做几次实验实验 物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(三)数据处处理方法1：将测测得的几次的周期T和摆长摆长 l代入公式g中算出重力加速度g的值值，再算出g的平均值值，即为为当地的重力加速度的值值物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-46分析与比较较：将测测得的重力加速度的值值与当地的重力加速度比较较，分析误误差产产生的原因图2物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4五、注意事项项1选择选择 材料时应选择细时应选择细 而不易伸长长的线线，长长度一般不应

5、应短于1 m，小球应选应选 密度较较大的金属球，直径应较应较 小，一般不超过过2 cm.2单摆悬线单摆悬线 的上端不可随意卷在铁夹铁夹 的杆上，应夹紧应夹紧在铁夹铁夹 中，以免摆动发摆动发 生摆线摆线 下滑，摆长摆长 改变变3注意摆动时摆动时 控制摆线摆线 偏离竖竖直方向不超过过10.4摆摆球摆动时摆动时 ，要使之保持在同一竖竖直面内，不要形成圆锥摆圆锥摆 ，检查摆检查摆 是否在同一个平面内应应从侧侧面观观察摆摆的摆动摆动 情况物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-45计计算单摆单摆 的振动动次数时时，应应以摆摆球通过过最低位置时时开始计时计时 ，以后摆摆球应应从同一方向通过过做有标标志

6、的最低点时计时计 数，并且采用倒数到0开始记时计记时计 数的方法，即4、3、2、1、0，在数到“0”时时同时时按下秒表开始记时记时计计数6要测测出30到50次全振动动的时间时间 ，取平均值值的办办法求周期物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4六、误误差分析1本实验实验 系统误统误 差主要来源于单摆单摆 模型本身是否符合要求，即：悬悬点是否固定，球、线线是否符合要求，振动动是圆锥摆还圆锥摆还 是同一竖竖直平面内的摆动摆动 以及测测量摆长摆长 是否出现现失误误等等，只要注意到了这这些，就可使系统误统误 差减小到远远远远 小于偶然误误差的程度2本实验实验 的偶然误误差主要来自于时间时间 (即

7、单摆单摆 的周期)的测测量上，为为了准确，应应采取倒计时计时 的方法测测量全振动动的次数，同时应时应 多次测测量振动动次数物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-43本次实验实验 中进进行长长度(摆线长摆线长 、摆摆球直径)的测测量时时读读数读读到毫米位即可，秒表读读数读读到秒的十分位即可物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4【例1】 在用单摆测单摆测 定重力加速度实验实验 中，单摆单摆 的摆摆角应应_，从摆摆球经过经过 _开始计时计时 ，测测出n次全振动动的时间为时间为 t，用毫米刻度尺量出摆线长为摆线长为 L，用游标标卡尺测测出摆摆球直径为为d.(1)用上述数据的符号写出测测量

8、重力加速度的一般表达式g_.典例剖析物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(2)实验实验 中某同学发现发现 他测测出的重力加速度值总值总 是偏大，其原因可能是( )A实验实验 室地下可能有大型磁铁矿铁矿 脉B单摆单摆 所用的摆摆球太重C测测出n次全振动动的时间为时间为 t，误误作为为(n1)次全振动动的时间进时间进 行计计算D以摆摆球直径和摆线长摆线长 度之和作为摆长进为摆长进 行运算物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4分析：根据单摆单摆 做简谐简谐 运动动条件及单摆单摆 周期进进行判断解析：当摆摆角10时时，单摆单摆 的振动动才可以认为认为 是简谐简谐运动动；摆摆球经过经过

9、 平衡位置时时速度大，用时时少，计时误计时误 差小，并且平衡位置容易确定物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(2)根据(1)可知g偏大的原因可能是：T偏小，l偏大，所以CD选项选项 正确磁铁矿对钢铁矿对钢 球有向下的引力，g值值比正常偏大，A正确摆摆球的质质量对对T和g无影响，B错错答案：小于10 平衡位置 物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4【例2】 (1)在做“用单摆测单摆测 定重力加速度”的实验时实验时 ，用摆长摆长 l和周期T计计算重力加速度的公式是g_.如果已知摆摆球直径为为2.00 cm，让让刻度尺的零点对对准摆线摆线的悬悬点，摆线竖摆线竖 直下垂，如图图3(甲

10、)所示，那么单摆摆长单摆摆长是_如果测测定了40次全振动动的时间时间 如图图(乙)中秒表所示，那么秒表读读数是_s单摆单摆 的振动动周期是_s.物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4图3物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(2)某同学在实验实验 中，测测量5种不同摆长摆长 情况下单摆单摆 的振动动周期，记录记录 表格如下：以l为为横坐标标，T2为纵为纵 坐标标，作出T2l图图象，并利用图图线线求重力加速度l/m0.50.80.91.01.2T/s1.4 21.7 91.9 02.0 02.2 0 T2/s22.0 23.2 03.6 14.0 04.8 4物理高考总复习人教版

11、新课标第六模块 选修3-4分析：(1)由周期公式求出重力加速度表达式(2)用T2l图图象求斜率进进而求出重力加速度值值解析：(1)g42l/T2,0.8740 m或87.40 cm,75.2 s,1.88 s.物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4图图4物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4【例3】在“用单摆测单摆测 重力加速度”的实验实验 中(1)某同学的操作步骤为骤为 ：a取一根细线细线 ，下端系住直径为为d的金属小球，上端固定在铁铁架台上b用米尺量得细线长细线长 度lc在摆线摆线 偏离竖竖直方向5位置释释放小球d用秒表记录记录

12、 小球完成n次全振动动的总时间总时间 t，得到周期Tt/n物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4解析：单摆摆长为摆线长单摆摆长为摆线长度与小球半径之和，因该该同学将偏小的摆长摆长 代入公式计计算，所得重力加速度的测测量值值偏小于实际值实际值 ：为验证该为验证该 关系式，需要测测量单摆单摆 在任意摆摆角时时的周期T，根据公式与图图象的函数关系式可推导导得到摆摆角0时时横轴轴的截距为为T0.答案：(1)偏小 (2)T(或t、n)、T图5物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4【例4】(1)在“探究单摆单摆 周期与摆长摆长 的关系”实验实验

13、 中，两位同学用游标标卡尺测测量小球的直径如图图甲、乙所示，测测量方法正确的是_(选选填“甲”或“乙”)图图6物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(2)实验时实验时 ，若摆摆球在垂直纸纸面的平面内摆动摆动 ，为为了将人工记录记录 振动动次数改为为自动记录动记录 振动动次数，在摆摆球运动动最低点的左、右两侧侧分别别放置一激光光源与光敏电电阻，如图图7甲所示光敏电电阻与某一自动记录仪动记录仪 相连连，该仪该仪 器显显示的光敏电电阻阻值值R随时间时间 t变变化图线图线 如图图7乙所示，则该单摆则该单摆 的振动动周期为为_若保持悬悬点到小球顶顶点的绳长绳长 不变变，改用直径是原小球直径2倍的

14、另一小球进进行实验实验 ，则该单摆则该单摆 的周期将_(填“变变大”、“不变变”或物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4“变变小”)，图图7乙中的t将_(填“变变大”、“不变变”或“变变小”)图图7物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4答案：(1)乙 (2)2t0 变变大 变变大物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4(1)要明确游标标卡尺的使用方法(2)要注意理解光敏电电阻特性；要注意理解摆长摆长 的含义义物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-41在做“用单摆测单摆测 定重力加速度”的实验实验 中，有人提出以下几点建议议：A适当加长摆线长摆线B质质量相同、体积积不

15、同的摆摆球，应选应选 用体积较积较 大的C单摆单摆 偏离平衡位置的角度不能太大D当单摆经过单摆经过 平衡位置时时开始计时计时 ，经过经过 一次全振动动后停止计时计时 ，用此时间间时间间 隔作为单摆为单摆 振动动的周期其中对对提高测测量结结果精确度有利的是_随堂检测物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-4解析：单摆实验单摆实验 的精确度取决于实验实验 装置的理想化程度及相关物理量的测测量精度适当加大摆线长摆线长 度，有利于把摆摆球看成质质点，在摆摆角小于10的条件下，摆摆球的空间间位置变变化较较大，便于观观察，A对对摆摆球体积积越大，所受空气阻力越大，对质对质 量相同的摆摆球其影响越大，B错错摆摆角应应小于10，C对对本实验实验 采用累积积法测测量周期，若仅测仅测量一次全振动动，由于球过过平衡位置时时速度较较大，难难以准确记录记录 ，且一次全振动动的时间时间 太短，偶然误误差较较大，D错错答案：AC物理高考总复习人教版新课标第六模块 选修3-42用单摆测单摆测 定重力加速度时时，某同学