《2011高考物理三轮复习实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2011高考物理三轮复习实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 一、实验目的1学会用单摆测定当地的重力加速度2能正确熟练地使用秒表二、实验原理单摆在摆角小于10时，其振动周期跟摆角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是T2 ，由此得g ，因此测出单摆的摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度值三、实验器材带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台四、实验步骤1做单摆取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂2测摆长用米尺量出摆线长l(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D(也精确到毫米
2、)，则单摆的摆长ll3测周期将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10)，然后释放小球，记下单摆做30次50次全振动的总时间，算出平均每一次全振动的时间，即为单摆的振动周期反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值4改变摆长，重做几次实验五、数据处理1公式法将测得的几次的周期T和摆长l代入公式g 中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值2图象法由单摆的周期公式T2 可得l T2，因此以摆长l为纵轴、以T2为横轴作出的lT2图象是一条过原点的直线，如图1231所示，求出斜率k，即可求出g值g42k，k图1231六、注意事项1选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，长度一般在1
3、m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm.2单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象3注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10.可通过估算 振幅的办法掌握4摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆5计算单摆的振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标记以后摆球每次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，开始计时计数七、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，摆球是否可看做质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥
4、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只要注意了上面这些问题，就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度2偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上因此，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4,3,2,1,0,1,2，在数“零”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，应进行多次测量后取平均值八、实验改进将单摆改为双线摆，如图1232所示，以防止单摆在摆动过程中形成圆锥摆图1232在做“探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，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
5、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题指导 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长摆线长度，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，选项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，选项B错只有在小角度的情形下，单摆的周期才满足T2 选项C对本实验采用累积法测量周期，若仅测量一次全振动，由于摆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，选项D错答案 A
6、C(2008上海高考)在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)某同学的操作步骤为：a取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上b用米尺量得细线长度为lc在摆线偏离竖直方向5位置释放小球d用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t，得到周期Tt/ne用公式g 计算重力加速度按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比_(选填“偏大”、“相同”或“偏小”)(2)已知单摆在任意摆角时的周期公式可近似为TT01asin2( )，式中T0为摆角趋近于0时的周期，a为常数为了用图象法验证该关系式，需要测量的物理量有 ；若某同学在实验中得到了如图1233所示的图线，则图象中的横轴表示_图1233解
7、题指导 (1)计算式g 中l应为线长与小球半径之和，因此，算得的重力加速度值偏小(2)在公式中T0、a为定值故要验证此关系式，只需测量T和即可由题图可知，此图线为直线，可判断纵横轴所表示量的关系为一次函数关系如横轴为sin2 纵轴为T，则由关系式TT0(1asin2 )可知纵截距一定为正，与题图不符；将公式变形为sin2 可知，此时纵截距可能为负，与题图相符，故可判断，横轴表示T.答案 (1)偏小 (2)T、 T(2008天津高考)某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬 点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出LT2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图1234所示他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g_.请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将_(填“偏大”、“偏小”或“相同”)图1234解题指导 设A、B点摆线长为LA和LB，摆线到重心的距离为L，所以A、B两处的摆长分别为LAL和LBL.根据周期公式T2 得l则LAL LBL 得LBLA所以g从上式可以看出，最终的结果与重心的位置无关，所以不影响g值的测量答案 相同
