新教材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

这是一份新教材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，共34页。PPT课件主要包含了内容索引，强基础增分策略，增素能精准突破，练思维迁移运用，方法二图像法，误差分析，考题点睛等内容，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
(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。　　　 不要绕接在铁架台上
(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。
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线是　　　(选填“A”或“B”)。 
答案 (1)C　(2)BCEF　(3)摆球球心　(4)B
(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线是B。
典例2.某同学利用实验室先进的数字化信息系统探究单摆的周期T与摆长L的关系。(1)以下对实验的几点建议中,有利于提高测量结果精确度的建议是　　　　。(填选项前字母) A.实验中适当加长摆线B.单摆偏离平衡位置的角度大一些C.当单摆经过最大位移处开始计时D.测量多组周期T和摆长L,作T2-L关系图像来处理数据(2)该同学还利用计算机绘制了当地两种单摆的振动图像(如图所示),由图可知,两单摆摆长之比 =　　　　。 
解析 (1)实验中适当加长摆线,增大单摆的振动周期,以利于减小周期的测量误差,A正确;增大单摆偏离平衡位置的角度,不能提高测量结果精确度,B错误;当单摆经过最大位移处开始计时,摆球速度较慢,周期测量误差较大,应从单摆经过平衡位置时开始计时,C错误;测量多组周期T和摆长L,作T2-L关系图像来处理数据,可减小误差,提高精确度,D正确。
1.某实验小组用单摆做简谐运动来测定重力加速度。(1)实验中待小钢球摆动稳定后,现要测量小钢球运动的周期。甲同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时,数出以后小钢球通过平衡位置的次数n,用停表记下所用的时间t;
乙同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时,并将这次通过平衡位置时记为1,将小钢球第二次沿同一方向通过平衡位置时记为2,第三次沿同一方向通过平衡位置时记为3,以此类推,一直数到n',同时按下停表,停表的显示时间为t';你选择　　　　(选填“甲”或“乙”)同学的实验方法,对应的单摆的周期表达式为　　　　。 
(2)某同学用一块外形不规则的长条状的大理石块代替了摆球,用不可伸长细线连接悬点O和大理石块的顶端N点进行实验。先使ON间细线长度为某个值,测出其周期T1;后使ON间细线长度比原来增加了ΔL,再测出摆的周期T2。那么,重力加速度的值可以表示为　　　　(用T1、T2、ΔL表示)。 
2.(1)物理课外小组研究“用单摆测重力加速度”实验,他们依照教材实验直接测量的物理量应为　　　　、　　　 、n次全振动的时间t,其公式为
(2)他们测出不同的摆长(l)所对应的周期(T),并进行数据处理。①如果甲同学以摆长(l)为横坐标、周期的二次方(T2)为纵坐标作出了T2-l图像,若他测得的图像的斜率为k,则测得的重力加速度g= 。若甲同学测摆长时,忘记测摆球的半径,则他用图像法求得的重力加速度　　　　(选填“偏小”“偏大”或“准确”)。 ②乙同学根据公式 ,用此式计算重力加速度,若乙同学测摆长时,也忘记了测摆球的半径,则他测得的重力加速度　　　　(选填“偏小”“偏大”或“准确”)。 
(3)甲同学测量5种不同摆长单摆的振动周期,记录结果如下表所示。
答案 (1)摆线长l0　摆球直径d　(2)准确　偏小(3)9.87 m/s2
3.(2023山东菏泽调研)在探究单摆运动的实验中:(1)图甲是用力传感器对单摆运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,根据图乙的信息可得,从t=0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为　　　　 s,摆长为　　　　 m(π2取10,重力加速度大小g取10 m/s2)。 
(2)单摆运动的回复力是　　　　。 A.摆球所受的重力B.摆球重力在垂直摆线方向上的分力C.摆线对摆球的拉力D.摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力(3)某同学的操作步骤如下,其中正确的是　　　　。 A.取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上B.用刻度尺量得细线长度l,即摆长为lC.在摆线偏离竖直方向5°位置由静止释放小球D.让小球在水平面内做圆周运动,测得摆动周期,再根据公式计算重力加速度
答案 (1)0.5　0.64　(2)B　(3)AC解析 (1)摆球第一次摆到最低点时,力传感器显示的力最大,根据题图乙的信息可得,所对应的时刻为t=0.5 s。根据题图乙的信息可得,单摆周期T=1.6 s,
(2)单摆运动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力,而摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力提供向心力,选项B正确。
4.(2022广东潮州二模)某同学为测量当地的重力加速度,设计了如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所示,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重力加速度表达式为g=　　　　(用题干中所给物理量的符号表示)。