2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)增分 專題14 探究單擺的運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度學(xué)案

《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)增分 專題14 探究單擺的運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度學(xué)案》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)增分 專題14 探究單擺的運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度學(xué)案（8頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、實(shí)驗(yàn)十四探究單擺的運(yùn)動(dòng)用單擺測(cè)定重力加速度考綱要求考情分析命題趨勢(shì)探究單擺的運(yùn)動(dòng)，用單擺測(cè)定重力加速度2015天津卷，9(2)2015北京卷，21(2)高考對(duì)本實(shí)驗(yàn)的考查主要側(cè)重于以下三個(gè)方面：1.間接測(cè)量原理的理解；2.微小量的測(cè)量(累積平均法)方法的理解；3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理(圖象法)的誤差分析知識(shí)梳理夯實(shí)基礎(chǔ)一、實(shí)驗(yàn)原理與操作二、數(shù)據(jù)處理與分析1數(shù)據(jù)處理(1)公式法：g，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值(2)圖象法：作出lT2圖象求g值2誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測(cè)量時(shí)間(單擺周期)及擺長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生誤差多次測(cè)量再求平均值計(jì)時(shí)從單擺經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開始系統(tǒng)誤差主要來(lái)源于單擺模型本身擺球

2、要選體積小，密度大的最大擺角要小于10三、注意事項(xiàng)1選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)度一般在1 m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過(guò)2 cm2單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵架臺(tái)的桿上，應(yīng)夾緊在鋼夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象3注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的夾角不超過(guò)10.可通過(guò)估算振幅的辦法掌握4擺球振動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺5計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球通過(guò)最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，為便于計(jì)時(shí)，可在擺球平衡位置的正下方作一標(biāo)記以后擺球每次從同一方向通過(guò)最低位置時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)核心考點(diǎn)分層突破

3、考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)原理和操作例1某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素(1)(多選)他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，如圖所示這樣做的目的是_AC_.(選填字母代號(hào))A保證擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變B可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確C需要改變擺長(zhǎng)時(shí)便于調(diào)節(jié)D保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)(2)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點(diǎn)量到擺球的最低端的長(zhǎng)度L0.999 0 m，再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為_12.0_ mm，單擺擺長(zhǎng)為_0.993_0_ m(3)下列振動(dòng)圖象真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1 m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的

4、四種操作過(guò)程，圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開始，A、B、C均為30次全振動(dòng)的圖象，已知sin 50.087，sin 150.26，這四種操作過(guò)程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是_A_.(選填字母代號(hào))解析(1)橡皮的作用是使擺線擺動(dòng)過(guò)程中懸點(diǎn)位置不變，從而保證擺長(zhǎng)不變，同時(shí)又便于調(diào)節(jié)擺長(zhǎng)，選項(xiàng)A、C正確；(2)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則可得擺球直徑為d12 mm0.1 mm012.0 mm，則單擺擺長(zhǎng)為L(zhǎng)0L0.993 0 m(注意統(tǒng)一單位)；(3)單擺擺角不超過(guò)5，且計(jì)時(shí)位置應(yīng)從最低點(diǎn)(即速度最大位置)開始，故選項(xiàng)A的操作符合要求考點(diǎn)2數(shù)據(jù)處理和誤差分析例2用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示(1)(多選

5、)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在下列器材中選用_AD_.(填選項(xiàng)前的字母)A長(zhǎng)度為1 m左右的細(xì)線B長(zhǎng)度為30 cm左右的細(xì)線C直徑為1.8 cm的塑料球D直徑為1.8 cm的鐵球(2)測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長(zhǎng))L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則重力加速度g！#.(用L、n、t表示)(3)下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并做了部分計(jì)算處理.組次123擺長(zhǎng)L/cm80.0090.00100.0050次全振動(dòng)時(shí)間t/s90.095.5100.5振動(dòng)周期T/s1.801.91重力加速度g/(ms2)9.749.73請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T_2.01_s，g_9.76_m/s2(4)用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T

6、2L圖象，也可以求出重力加速度g.已知三位同學(xué)作出的T2L圖線的示意圖如圖乙中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過(guò)原點(diǎn)，圖線b對(duì)應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹祫t相對(duì)于圖線b，下列分析正確的是_B_.(填選項(xiàng)前的字母)A出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長(zhǎng)LB出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次C圖線c對(duì)應(yīng)的g值小于圖線b對(duì)應(yīng)的g值(5)某同學(xué)在家里測(cè)重力加速度他找到細(xì)線和鐵鎖，制成一個(gè)單擺，如圖丙所示，由于家里只有一根量程為030 cm的刻度尺，于是他在細(xì)線上的A點(diǎn)做了一個(gè)標(biāo)記，使得懸點(diǎn)O到A點(diǎn)間的細(xì)線長(zhǎng)度小于刻度尺量程保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長(zhǎng)度不變，通過(guò)

7、改變O、A間細(xì)線長(zhǎng)度以改變擺長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)O、A間細(xì)線的長(zhǎng)度分別為l1、l2時(shí)，測(cè)得相應(yīng)單擺的周期為T1、T2.由此可得重力加速度g！#.(用l1、l2、T1、T2表示)解析(2)周期T，由單擺周期公式T2得g.(3)周期T2.01 s，g9.76 m/s2.(4)a圖線在L等于零時(shí)也有周期，說(shuō)明測(cè)擺長(zhǎng)時(shí)漏加了小球半徑，而選項(xiàng)A認(rèn)為是多加了一個(gè)小球半徑，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；圖線的斜率表示，可知c圖線測(cè)得的g比b圖線的大，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由g可知，造成g偏大的原因可能是n記多了(5)設(shè)A點(diǎn)到鐵鎖重心處的距離為L(zhǎng)，由單擺周期公式可得T12，T22，兩式聯(lián)立消去L，得g對(duì)應(yīng)演練遷移運(yùn)用1某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測(cè)

8、定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)定擺球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖所示，則該擺球的直徑為_0.97(0.96、0.98均可)_cm(2)小組成員在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有如下說(shuō)法，其中正確的是！C#A把單擺從平衡位置拉開30的擺角，并在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí)B測(cè)量擺球通過(guò)最低點(diǎn)100次的時(shí)間t，則單擺周期為C用懸線的長(zhǎng)度加擺球的直徑作為擺長(zhǎng)，代入單擺周期公式計(jì)算得到的重力加速度值偏大D選擇密度較小的擺球，測(cè)得的重力加速度值誤差較小解析(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)為(0.9 cm70.1 mm)0.97 cm(2)單擺符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件是最大偏角不超過(guò)10，并從平衡位置開始計(jì)時(shí)，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤若第一次過(guò)平衡位置記為

9、“0”，則周期T，若第一次過(guò)平衡位置記為“1”，則周期T，選項(xiàng)B錯(cuò)誤由T2得g，其中l(wèi)為擺長(zhǎng)，即懸線長(zhǎng)加擺球半徑，若為懸線長(zhǎng)加擺球直徑，由公式知g偏大，故選項(xiàng)C正確為了能將擺球視為質(zhì)點(diǎn)和減少空氣阻力引起的相對(duì)誤差，應(yīng)選密度較大、體積較小的擺球，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤2下表是用單擺測(cè)定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù)：擺長(zhǎng)l/m0.50.60.81.1周期T2/s22.02.43.24.4(1)利用上述數(shù)據(jù)，在圖的坐標(biāo)系中描繪出lT2圖象(2)利用圖象，取T24.2 s2時(shí)，l_1.05_m，重力加速度g_9.86_m/s2.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析由T2得lT2，所以圖象是過(guò)原點(diǎn)且斜率為的一條直線(1

10、)lT2圖象如圖所示(2)T24.2 s2時(shí)，從圖中可讀出其擺長(zhǎng)l1.05 m，將T2和l代入公式g，得g9.86 m/s23某同學(xué)利用單擺測(cè)量重力加速度(1)(多選)為了使測(cè)量誤差盡量小，下列說(shuō)法正確的是_BC_A組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B組裝單擺須選用輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線C實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)D擺長(zhǎng)一定的情況下，擺的振幅盡量大(2)如圖甲所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長(zhǎng)約1 m的單擺實(shí)驗(yàn)時(shí)，由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標(biāo)記點(diǎn)，測(cè)出單擺的周期T1；然后保持懸點(diǎn)位置不變

11、，設(shè)法將擺長(zhǎng)縮短一些，再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標(biāo)記點(diǎn)，并測(cè)出單擺的周期T2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上的兩標(biāo)記點(diǎn)之間的距離L.用上述測(cè)量結(jié)果，寫出重力加速度的表達(dá)式g！#解析(1)在利用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，為了使測(cè)量誤差盡量小，須選用密度大、半徑小的擺球和不易伸長(zhǎng)的細(xì)線，擺球須在同一豎直面內(nèi)搖動(dòng)，擺長(zhǎng)一定時(shí)，振幅盡量小些，以使其滿足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件，故選B、C(2)設(shè)第一次擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，第二次擺長(zhǎng)為L(zhǎng)L，則T12，T22，聯(lián)立解得g4將一單擺裝置豎直懸掛于某一深度為h(未知)且開口向下的小筒中(單擺的下部分露于筒外)，如圖甲所示，將懸線拉離平衡位置一個(gè)小角度后由靜止

12、釋放，設(shè)單擺振動(dòng)過(guò)程中懸線不會(huì)碰到筒壁，如果本實(shí)驗(yàn)的長(zhǎng)度測(cè)量工具只能測(cè)量出筒的下端口到擺球球心的距離L，并通過(guò)改變L而測(cè)出對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)周期T，再以T2為縱軸、L為橫軸作出T2L函數(shù)關(guān)系圖象，那么就可以通過(guò)此圖象得出小筒的深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭(1)如果實(shí)驗(yàn)中所得到的T2L關(guān)系圖象如圖乙所示，那么真正的圖象應(yīng)該是a、b、c中的_a_；(2)由圖可知，小筒的深度h_0.315_m，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭_9.86_m/s2；(計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(3)某次停表計(jì)時(shí)得到的時(shí)間如圖丙所示，則總時(shí)間為_66.30_s解析(1)由單擺周期公式T2得T2，縱軸截距大于0，圖線應(yīng)為題圖乙中的圖線a；(2)由圖象的截距得h0.315 m；由斜率可求得g m/s22 m/s29.86 m/s28