高考物理一轮复习第7章机械振动和机械波实验9用单摆测定重力加速度课件

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注意事项(1)选用1 m左右的细线。(2)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证顶点固定。(3)小球在同一竖直面内摆动,且摆角小于5°。(4)选择在摆球摆到平衡位置处开始计时,并数准全振动的次数。(5)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,然后算出摆球的半径r,则摆长l=l'+r。
【典例1】 (2020全国卷Ⅱ)用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验,要求摆动的最大角度小于5°,则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过 7.0　 cm(保留1位小数)。(提示:单摆被拉开小角度的情况下,所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。) 某同学想设计一个新单摆,要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为 96.8　 cm。 
摆角小于5°时拉离平衡位置的距离约等于这段弧的长度。
【典例2】 用单摆测定重力加速度的实验装置如图甲所示。(1)(多选)组装单摆时,应在下列器材中选用 AD　。 A.长度为1 m左右的细线B.长度为30 cm左右的细线C.直径为1.8 cm的塑料球D.直径为1.8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= 　 (用L、n、t表示)。 
(3)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
请计算出第3组实验中的T= 2.01　 s,g= 9.76　 m/s2。 
(4)用多组实验数据作出T2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学作出的T2-L图线的示意图如图乙中的a、b、c所示,其中a和b平行,b和c都过原点,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是 B　。 
A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长LB.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(5)某同学在家里测重力加速度。他找到细线和铁锁,制成一个单摆,如图丙所示。由于家里只有一根量程为30 cm的刻度尺,于是他在细线上的A点作了一个标记,使得悬点O到A点间的细线长度小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度 (用l1、l2、T1、T2表示)。 
解析 (1)用单摆测定重力加速度的实验中,要求小球可看成质点,因此摆线长度要远大于球的直径,故选用长度为1 m左右的细线,为减小空气阻力的影响,摆球应选用质量大体积小的,故选用铁球,选项A、D正确。
由单摆周期公式 ,从而确定T2-L图线是过坐标原点的一条直线,用描点法画出图线,找出图线的斜率,并根据斜率与重力加速度g的关系求出重力加速度g。
1.(2020上海高三第二次质量调研)某同学想在家做“用单摆测量重力加速度”的实验,但没有合适的摆球,他找来一块体积约为3 cm3、外形不规则的金属块代替摆球,用细线将金属块系好并悬挂于O点,金属块与细线结点为M,如图所示:(1)拉开金属块,由静止释放,当它摆到 最低点　(填“最高点”或“最低点”)时开始计时,若金属块完成n次全振动所用的时间为t,则摆动周期T= 　; 
(2)该同学用OM的长度作为摆长,多次改变摆长记录多组L、T值,若用公式法计算出各组的重力加速度,再取平均值,那么得到的重力加速度与真实值相比 偏小　(填“偏大”或“偏小”); (3)为此他想改用图像法,以周期的平方T2为纵坐标,OM的长度L为横坐标,作出T2-L图像。如果其他操作都无误,则他作出的图像可能是图中的 b　(选填“a”“b”或“c”);然后根据图像的斜率k,就可测出该地的重力加速度g= 　 。 
最低点的两侧分别放置一激光光源与光敏电阻,如图甲所示。光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图乙所示,则该单摆的振动周期为 2t0　。若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改用直径是原小球直径一半的另一小球进行实验(振幅不变),则该单摆的周期将 变小　(填“变大”“不变”或“变小”),图中的Δt将变小(填“变大”“不变”或“变小”)。
2.(2020宁夏银川高三三模)在探究“单摆周期与摆长”的关系实验中,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,在摆球运动