高三物理一輪復(fù)習(xí) 第11章5實驗：探究單擺的運動 用單擺測重力加速度課件 新人教版（安徽專用）

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1、5 5 實驗：探究單擺實驗：探究單擺的運動的運動 用用單擺單擺測重力加速度測重力加速度1.實驗步驟 一個學(xué)生利用單擺做測定重力加速度的實驗.他的具體做法如下：(1)取一根絲線，一端穿過擺球的小孔，然后打一個結(jié)，另一端纏繞在鐵架臺的夾子夾著的細(xì)鐵棒上;(2)用米尺量得的絲線長20cm作為擺長;(3)將擺球向一側(cè)偏離15后放開擺球;(4)在放開擺球的同時開始計時;(5)記下擺球完成一次全振動的時間作為周期T；(6)把所得數(shù)據(jù)代入公式g=42L/T2即可;請對該學(xué)生的實驗作出評價意見. 該學(xué)生實驗每一步都有錯誤：(1)不能將絲線纏繞在小棒上，這樣懸點不固定，擺長會隨著擺動而發(fā)生變化.正確的做法應(yīng)該是

2、用夾子夾住，使懸點固定;(2)20cm的擺長太短，一般應(yīng)使擺長L遠(yuǎn)大于擺球的直徑d，取1m左右為宜;計算擺長應(yīng)加上擺球半徑；(3)偏角大于5，不符合簡諧運動的要求，應(yīng)使擺動偏角不超過5;(4)放開手計時，不容易做到同步計時，應(yīng)讓小球擺至最低點即平衡位置計時(同時在平衡位置下面放置一標(biāo)志物);(5)用一次全振動的時間作為周期，誤差很大，應(yīng)用累積法，讓擺球擺動3050次，測出總時間t，再求出周期T=t/n(n為全振動的次數(shù));(6)一般實驗要重復(fù)幾次，取記錄數(shù)據(jù)算出結(jié)果的平均值為最后測量的結(jié)果. 一位同學(xué)用單擺做測量重力加速度的實驗，他將擺掛起后，進(jìn)行了如下步驟：A.測擺長L：用米尺量出擺線的長度

3、.B.測周期T：將擺球拉起，然后放開，在擺球某次通過最低點時，按下秒表開始計時，同時將此次通過最低點作為第一次，接著一直數(shù)到擺球第60次通過最低點時，按下秒表停止計時，讀出這段時間t，算出單擺的周期T=t/60.C.將所測得的L和T代入單擺的周期公式 算出g，將它作為實驗的最后結(jié)果寫入報告中去.指出上面步驟中遺漏或錯誤的地方，寫出該步驟的字母，并加以改正. A.要用卡尺測擺球直徑d，擺長L=線長+d/2B.如此計時，T=t/29.5C.應(yīng)多測幾次求平均值.2LTg ，2.圖象處理數(shù)據(jù) (1)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗時，用擺長L和周期T計算重力加速度的公式是g= .若已知擺球直徑為2.

4、00cm，讓刻度尺的零點對準(zhǔn)擺線的懸點，擺線豎直下垂，如圖11-5-1(a)所示，則單擺擺長是 cm.若測定了40次全振動的時間如圖11-5-1(b)中的秒表所示，則秒表讀數(shù)是 s.單擺擺動周期是 s.圖圖11-5-1 (2)某同學(xué)在實驗中，測量5種不同擺長情況下單擺的振動周期，記錄表格如下 以L為橫坐標(biāo)，T2為縱坐標(biāo)，作出T2-L圖線，并利用此圖線求重力加速度.L/m0.50.80.91.01.2T/s 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20T2/s22.02 3.20 3.61 4.00 4.84 (2)由 可得T2=42L/g，所以T2-L圖線是過坐標(biāo)原點的一條直線，直線斜率是

5、k=42/g，g=42/k.在圖線上取較遠(yuǎn)的兩點(L1，T12)，(L2，T22)，則 所以 作出圖象如下圖所示，由直線上的2/TL g 222121TTkLL ， 22122214.LLgTT 22224-3.2443.14=4=m/s =9.86m/s .1.0-0.84kgk ，答案：答案：4p p2L/T2；87.40；75.2；1.88 3.實驗方法的變化和實驗誤差分析 某同學(xué)在家里做用單擺測定重力加速度的實驗，但沒有合適的擺球，他找到了一塊大小為3cm左右，外形不規(guī)則的石塊代替小球.如圖11-5-2所示,他設(shè)計的實驗步驟是： A.將石塊用細(xì)尼龍線系好，結(jié)點為M，將尼龍線的上端固定于

6、O點；圖圖11-5-2B.用刻度尺測量OM間尼龍線的長度L作為擺長；C.將石塊拉開一個大約=30的角度,然后由靜止釋放；D.從擺球擺到最高點時開始計時，測出30次全振動的總時間t，由T=t/30得出周期；E.改變OM間尼龍線的長度再做幾次實驗，記下相應(yīng)的L和T；F.求出多次實驗中測得的L和T的平均值作為計算時使用的數(shù)據(jù)，代入公式 求出重力加速度g.224 LgT (1)你認(rèn)為該同學(xué)以上實驗步驟中有重大錯誤的是 . 為什么?(2)該同學(xué)用OM的長作為擺長，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實值偏大還是偏小?.你認(rèn)為用什么方法可以解決擺長無法準(zhǔn)確測量的困難? (1)B(擺長應(yīng)從懸點到石塊的質(zhì)心)、C(擺角太大，不能看做簡諧運動)、F(必須先分別求出各組L和T值對應(yīng)的g，再取所求得的各個g的平均值). (2)偏小偏小.設(shè)兩次實驗中擺線長分別為設(shè)兩次實驗中擺線長分別為L1、L2，對應(yīng)的周期分別為，對應(yīng)的周期分別為T1、T2，石塊質(zhì)心到，石塊質(zhì)心到M點的距離為點的距離為x，由，由 和和 可解得可解得112LxTg 222LxTg 21222124. LLgTT 在用單擺測定重力加速度g實驗中，某同學(xué)作出的L-T2圖線如圖11-5-3所示，此圖線不過原點的原因是 .圖圖11-5-3沒有將擺球的半徑計入擺長沒有將擺球的半徑計入擺長