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适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第7章机械振动和机械波实验探究课9用单摆测定重力加速度课件
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这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习第7章机械振动和机械波实验探究课9用单摆测定重力加速度课件，共23页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础固本增分，研考点精准突破，误差分析等内容，欢迎下载使用。
2.实验器材:单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。
3.进行实验 不要绕接在铁架台上(1)做单摆:取约1 m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球,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,让摆球自然下垂,如图所示。(2)测摆长:用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D,则单摆的摆长l=L+ 。 小摆角(3)测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度,然后释放小球,记下单摆摆动30~50次的总时间,算出平均每摆动一次的时间,即为单摆的振动周期。(4)改变摆长,重复实验。
4.数据分析处理方法一:计算法。
5.注意事项(1)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定。(2)单摆必须在同一平面内振动。(3)在摆球摆到平衡位置处时开始计时,并数准全振动的次数。(4)小球自然下垂时,用毫米刻度尺量出悬线长L,用游标卡尺测量小球的直径,然后算出小球的半径r,则摆长l=L+r。(5)选用1 m左右的细线。
易错辨析·判一判(1)摆长测定后,摆动计数过程中摆线松动,对测量结果没影响。( × )(2)用刻度尺测量悬线的长度,将其作为单摆的摆长。( × )(3)为方便测量,可以让单摆的振幅尽可能大。( × )(4)释放摆球,当摆球经过平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆的周期T= 。( √ )
典例1.某同学用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。(1)对测量原理的理解正确的是 。
(2)为了利用单摆较准确地测出重力加速度,应当选用的器材有 。A.长度为10 cm左右的细绳B.长度为100 cm左右的细绳C.直径为1.8 cm的钢球D.直径为1.8 cm的木球E.最小刻度为1 mm的刻度尺F.停表、铁架台
(3)进行以下必要的实验操作,请将横线部分内容补充完整。①测量单摆的摆长,即测量从摆线的悬点到 的距离; ②把此单摆从平衡位置拉开一个小角度后释放,使摆球在竖直面内摆动,测量单摆全振动30次(或50次)的时间,求出一次全振动的时间,即单摆振动的周期;③适当改变摆长,测量几次,并记录相应的摆长和周期;④根据测量数据画出图像,并根据单摆的周期公式,由图像计算重力加速度。
(4)该同学分别在北京和厦门两地做了此实验,比较准确地探究了单摆的周期T与摆长l的关系,然后将这两组实验数据绘制成T2-l图像,如图所示,在北京测得的实验结果对应的图像是 (选填“A”或“B”)。
答案 (1)C (2)BCEF (3)摆球球心 (4)B
测出单摆的摆长l与周期T,可以求出重力加速度,C正确。(2)为减小实验误差,应选择适当长些的细绳作摆线,摆线应选择B;为减小空气阻力对实验的影响,应选择质量大而体积小的球作摆球,因此摆球应选择C;实验需要测量摆长,需要用到刻度尺;实验需要测量单摆的周期,测周期需要停表,应把单摆固定在铁架台上。因此,需要的实验器材是BCEF。(3)摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长,测量单摆的摆长,应测量从摆线的悬点到摆球球心的距离。
图像的斜率越小,重力加速度越大,由于北京的重力加速度大于厦门的重力加速度,因此在北京所做实验作出的T2-l图像的斜率小于在厦门所做实验作出的T2-l图像的斜率,因此在北京测得的实验结果对应的图像是B。
对点演练1.用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用 。(填选项前字母) A.长度为1 m左右的细线,直径为2 cm左右的铁球B.长度为30 cm左右的细线,直径为2 cm左右的塑料球(2)选择好器材,将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上,应采用图 (选填“乙”或“丙”)所示的固定方式。 (3)甲同学用游标卡尺测得摆球的直径为d,用停表测得摆球完成N次全振动所用的时间为t,用刻度尺测得摆线长为l0,根据以上数据,可得到当地的重力加速度g为 。
解析 (1)为减小空气阻力的影响,组装单摆时,应选择密度较大的铁球而不是塑料球,为减小周期测量误差,应选择长度为1 m左右的细线作为摆线,故选A。(2)题图丙方式单摆摆动过程中摆线容易松动,故应选择题图乙方式。
典例2.(2023海南海口模拟)一端固定在房顶的一根细线垂到三楼窗沿下,某同学为了测量窗的上沿到房顶的高度,在线的下端系了一小球,发现当小球静止时,细线保持竖直且恰好与窗子上沿接触。打开窗子,让小球在垂直于窗口的竖直平面内摆动,如图所示。
(1)为了测小球摆动的周期,他打开手机里的计时器,在某次小球从窗外向内运动到达最低点时数1,同时开始计时,随后每次小球从外向内运动到最低点依次数2、3、4……,数到n时,手机上显示的时间为t,则小球摆动的周期T为 。 (2)该同学用钢卷尺测量出摆动中小球球心到窗上沿的距离,记作L。则用小球摆动的周期T、L和当地的重力加速度g,可将窗的上沿到房顶的高度表示为 。
对点演练2.图甲是用力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量的装置图,图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F-t图像,其中F的最大值Fmax=1.02 N,已知摆球质量m=100 g,重力加速度g取9.8 m/s2,π2取9.8,不计摆线质量及空气阻力,则该单摆的摆长l为 m,F的最小值Fmin为 N。 答案 0.64 0.96
2.实验器材:单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。
3.进行实验 不要绕接在铁架台上(1)做单摆:取约1 m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球,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,让摆球自然下垂,如图所示。(2)测摆长:用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D,则单摆的摆长l=L+ 。 小摆角(3)测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度,然后释放小球,记下单摆摆动30~50次的总时间,算出平均每摆动一次的时间,即为单摆的振动周期。(4)改变摆长,重复实验。
4.数据分析处理方法一:计算法。
5.注意事项(1)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定。(2)单摆必须在同一平面内振动。(3)在摆球摆到平衡位置处时开始计时,并数准全振动的次数。(4)小球自然下垂时,用毫米刻度尺量出悬线长L,用游标卡尺测量小球的直径,然后算出小球的半径r,则摆长l=L+r。(5)选用1 m左右的细线。
易错辨析·判一判(1)摆长测定后,摆动计数过程中摆线松动,对测量结果没影响。( × )(2)用刻度尺测量悬线的长度,将其作为单摆的摆长。( × )(3)为方便测量,可以让单摆的振幅尽可能大。( × )(4)释放摆球,当摆球经过平衡位置开始计时,记下摆球做50次全振动所用的时间t,则单摆的周期T= 。( √ )
典例1.某同学用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。(1)对测量原理的理解正确的是 。
(2)为了利用单摆较准确地测出重力加速度,应当选用的器材有 。A.长度为10 cm左右的细绳B.长度为100 cm左右的细绳C.直径为1.8 cm的钢球D.直径为1.8 cm的木球E.最小刻度为1 mm的刻度尺F.停表、铁架台
(3)进行以下必要的实验操作,请将横线部分内容补充完整。①测量单摆的摆长,即测量从摆线的悬点到 的距离; ②把此单摆从平衡位置拉开一个小角度后释放,使摆球在竖直面内摆动,测量单摆全振动30次(或50次)的时间,求出一次全振动的时间,即单摆振动的周期;③适当改变摆长,测量几次,并记录相应的摆长和周期;④根据测量数据画出图像,并根据单摆的周期公式,由图像计算重力加速度。
(4)该同学分别在北京和厦门两地做了此实验,比较准确地探究了单摆的周期T与摆长l的关系,然后将这两组实验数据绘制成T2-l图像,如图所示,在北京测得的实验结果对应的图像是 (选填“A”或“B”)。
答案 (1)C (2)BCEF (3)摆球球心 (4)B
测出单摆的摆长l与周期T,可以求出重力加速度,C正确。(2)为减小实验误差,应选择适当长些的细绳作摆线,摆线应选择B;为减小空气阻力对实验的影响,应选择质量大而体积小的球作摆球,因此摆球应选择C;实验需要测量摆长,需要用到刻度尺;实验需要测量单摆的周期,测周期需要停表,应把单摆固定在铁架台上。因此,需要的实验器材是BCEF。(3)摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长,测量单摆的摆长,应测量从摆线的悬点到摆球球心的距离。
图像的斜率越小,重力加速度越大,由于北京的重力加速度大于厦门的重力加速度,因此在北京所做实验作出的T2-l图像的斜率小于在厦门所做实验作出的T2-l图像的斜率,因此在北京测得的实验结果对应的图像是B。
对点演练1.用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用 。(填选项前字母) A.长度为1 m左右的细线,直径为2 cm左右的铁球B.长度为30 cm左右的细线,直径为2 cm左右的塑料球(2)选择好器材,将符合实验要求的摆球用细线悬挂在铁架台横梁上,应采用图 (选填“乙”或“丙”)所示的固定方式。 (3)甲同学用游标卡尺测得摆球的直径为d,用停表测得摆球完成N次全振动所用的时间为t,用刻度尺测得摆线长为l0,根据以上数据,可得到当地的重力加速度g为 。
解析 (1)为减小空气阻力的影响,组装单摆时,应选择密度较大的铁球而不是塑料球,为减小周期测量误差,应选择长度为1 m左右的细线作为摆线,故选A。(2)题图丙方式单摆摆动过程中摆线容易松动,故应选择题图乙方式。
典例2.(2023海南海口模拟)一端固定在房顶的一根细线垂到三楼窗沿下,某同学为了测量窗的上沿到房顶的高度,在线的下端系了一小球,发现当小球静止时,细线保持竖直且恰好与窗子上沿接触。打开窗子,让小球在垂直于窗口的竖直平面内摆动,如图所示。
(1)为了测小球摆动的周期,他打开手机里的计时器,在某次小球从窗外向内运动到达最低点时数1,同时开始计时,随后每次小球从外向内运动到最低点依次数2、3、4……,数到n时,手机上显示的时间为t,则小球摆动的周期T为 。 (2)该同学用钢卷尺测量出摆动中小球球心到窗上沿的距离,记作L。则用小球摆动的周期T、L和当地的重力加速度g,可将窗的上沿到房顶的高度表示为 。
对点演练2.图甲是用力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量的装置图,图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F-t图像,其中F的最大值Fmax=1.02 N,已知摆球质量m=100 g,重力加速度g取9.8 m/s2,π2取9.8,不计摆线质量及空气阻力,则该单摆的摆长l为 m,F的最小值Fmin为 N。 答案 0.64 0.96
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