2025届高考物理一轮总复习第7单元机械振动与机械波实验练9用单摆测量重力加速度的大形件新人教版课件PPT

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1.用如图甲所示实验装置做“用单摆测重力加速度”的实验。
(1)为了减小测量误差,下列说法正确的是　　　　; A.将钢球换成塑料球B.当摆球经过平衡位置时开始计时C.把摆球从平衡位置拉开一个大的角度后释放D.记录一次全振动的时间作为周期,根据公式计算重力加速度g
(2)若测得的重力加速度g值偏小,可能的原因是　　　　; A.把悬点到摆球下端的长度记为摆长B.把摆线的长度记为摆长C.摆线上端未牢固地系于悬点,在振动过程中出现松动(3)某同学利用质量分布不均匀的球体作摆球测定当地重力加速度,摆球的重心不在球心,但是在球心与悬点的连线上。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T2-L图线如图乙所示,然后在图线上选取A、B两个点,坐标分别为由图可计算出重力加速度g=　　　　　　。 
解析 (1)实验中为了减小阻力的影响,应选择密度大的材质的小球,故A错误;为了减小测量误差,应从摆球经过平衡位置时开始计时,故B正确;小球做单摆运动摆角要小,故C错误;应记录多次全振动的时间求出平均值作为周期,再根据公式计算重力加速度g,故D错误。
2.某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验。(1)如图甲所示,该同学用游标卡尺测得单摆小球的直径为　　　　 cm;同学用秒表记录的时间如图乙所示,则秒表的示数为　　　　 s。 
(2)如果该同学在实验时,用的摆球质量分布不均匀,无法确定其重心位置。他第一次量得悬线长为L1(不计摆球半径),测得周期为T1;第二次量得悬线长为L2,测得周期为T2。根据上述数据,可求得g值为　　　　。 
该同学又想出另一个办法测重力加速度,他测出多组摆线长L与周期T的数据,根据实验数据,作出了T2-L的关系图像如图丙所示。理论上T2-L是一条过坐标原点的直线,根据图中数据,可算出重力加速度的值为　　　　 m/s2(取π2=9.86,结果保留三位有效数字),仅考虑该数据处理方法,他得到的加速度g与真实值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。 
(3)如果该同学测得的g值偏大,可能的原因是　　　　。 A.测摆线长时摆线拉得过紧B.开始计时时,秒表按下稍晚C.实验中将51次全振动误记为50次
解析 (1)直径1 cm+0.05 mm×14=1.070 cm,秒表记录的时间为1 min+36.8 s=96.8 s;
(3)根据 ,测摆线长时摆线拉得过紧,则摆长测量值偏大,则重力加速度的测量值偏大,选项A正确;开始计时时,秒表按下稍晚,则周期测量值偏小,则重力加速度的测量值偏大,选项B正确;实验中将51次全振动误记为50次,则周期测量值偏大,则重力加速度的测量值偏小,选项C错误。
3.滑板运动场地有一种常见的圆弧形轨道,其截面如图,某同学用一辆滑板车和手机估测轨道半径R(滑板车的长度远小于轨道半径)。主要实验过程如下:(1)用手机查得当地的重力加速度g;(2)找出轨道的最低点O,把滑板车从O点移开一小段距离至P点,由静止释放,用手机测出它完成n次全振动的时间t,算出滑板车做往复运动的周期T=　　　　; (3)将滑板车的运动视为简谐运动,则可将以上测量结果代入公式R=　　　　(用T、g表示)计算出轨道半径。 
4.某智能手机中的“磁传感器”功能可实时记录手机附近磁场的变化,磁极越靠近手机,磁感应强度越大。宁波某中学的小王在家里用手机、磁化的小球、支架、塑料夹子等实验器材组装成如图甲所示的装置来测量重力加速度,实验步骤如下:Ⅰ.把智能手机正面朝上放在悬点的正下方,接着往侧边拉开小球,并用夹子夹住。
Ⅱ.打开夹子释放小球,小球运动,取下夹子。Ⅲ.运行手机“磁传感器”功能,手机记录磁感应强度的变化。Ⅳ.改变摆线长和夹子的位置,测量出各次实验的摆线长L及相应的周期T。
(1)如图乙所示,图中记录了实验中磁感应强度的变化情况,测得第1个到第N个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期T的测量值为　 。
(2)实验中用游标卡尺测量摆球直径如图丙所示,则摆球直径为　　 cm。 
(3)得到多组摆线长L及相应的周期T后,作出了T2-L图像,如图丁所示,根据图中数据可得当地重力加速度g=　　　 m/s2。(结果保留三位有效数字) 
5.某同学利用单摆测定当地的重力加速度。(1)实验室有多种足够长的细线可用来制作单摆,由于材质不同,这些线的质量、弹性各不相同,为更好地完成实验,该同学应选择怎样的线材?请分析说明。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 
(2)该同学经测量得到6组摆长L和对应的周期T,画出L-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点,坐标如图所示。则当地重力加速度的表达式g=　　　　　。处理完数据后,该同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球的半径,这样　　　　(选填“影响”或“不影响”)重力加速度的计算。 
摆线应选无弹性的材质,分析见解析
(3)该同学在实验时有以下操作:A.摆线偏离竖直方向的最大摆角小于5°B.当小球通过平衡位置时开始计时C.摆球未在竖直面内摆动,摆成了圆锥摆D.计时开始后测得摆球第n次经过平衡位置所用的时间t,记录单摆的周期以上操作你认为　　　　存在问题,试分析说明该操作对测量结果有何影响:　  　　　　　　　。 
解析 (1)实验中摆球摆动过程中摆长不能改变,所以摆线选用无弹性的材质。
6.某同学为测量当地的重力加速度,设计了图甲所示的实验装置。一轻质细线上端固定在力传感器上,下端悬挂一小钢球。钢球静止时球心刚好位于光电门处。主要实验步骤如下:
a.用游标卡尺测出钢球直径d;b.钢球悬挂静止不动时,记下力传感器的示数F1,量出线长L(线长L远大于钢球直径d);c.将钢球拉到适当的高度后由静止释放,细线始终处于拉直状态,计时器测出钢球通过光电门时的遮光时间t,记下力传感器示数的最大值F2。(1)游标卡尺示数如图乙,则钢球直径d=　　　　 mm; (2)钢球经过光电门时的速度表达式v=　　　　; (3)通过以上信息可求出当地的重力加速度表达式为g=　　　　(用题干中所给物理量的符号表示)。