资源简介

(共38张PPT)
第十三章
机械振动与机械波
实验十八　用单摆测量重力加速度的大小
2年高考·1年模拟
实验知识·自主回顾
核心考点·重点突破
实验知识·自主回顾
三、实验器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1 m)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺。
四、实验步骤
1．让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆。
2．把细线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示。
六、误差分析
1．系统误差
主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，摆球是否可视为质点，球、线是否符合要求，摆角是否足够小，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动，以及测量哪段长度作为摆长等。
2．偶然误差
主要来自时间(即单摆周期)的测量。因此要注意测准时间(周期)，要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即4,3,2,1,0在数“0”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差，应多次测量后取平均值。
七、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，且摆角小于5°。
3．选择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．摆球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L。
核心考点·重点突破
(2021·北京门头沟区月考)在“用单摆测量重力加速度的大小”的实验中：
(1)安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图甲所示，则摆球直径d＝___________ cm，再测量摆线长l，则单摆
摆长L＝___________(用d、l表示)。
考点一
教材原型实验
例1
1.84
(2)摆球摆动稳定后，当它到达____________(填“最低点”或“最高点”)时启动停表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n(n＝60、59、58)，当n＝0时刚好停表停止计时，示数如图乙所示，其读数为___________s，该单摆的周期为
T＝___________s(周期要求保留三位有
效数字)。
最低点
67.5
2.25
乙
(3)计算重力加速度测量值的表达式为g＝________(用T、L表示)，如果测量值小于真实值，可能原因是________。
A．将摆球经过最低点的次数n计少了
B．计时开始时，停表启动稍晚
C．将摆线长当成了摆长
D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长
AC
9.86
本实验的常见创新角度如下：
考点二
实验拓展创新
例2
最低点
(2)多次改变摆长使单摆做小角度摆动，测量摆长L及相应的周期T。此后分别取L和T的对数，所得到的lg T－lg L图线为__________(选填“直线”“对数曲线”或“指数曲线”)；读得图线与纵轴交点的纵坐
标为c，由此得到该地重力加速度g＝_________。
直线
2年高考·1年模拟
A
(2)某同学利用单摆测重力加速度，测得的g值与真实值相比偏大，可能的原因是_______。
A．测摆长时记录的是摆线的长度
B．开始计时时，停表过早按下
C．摆线上端未牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加了
D．实验中误将29次全振动数记为30次
D
[解析]　(1)单摆摆动的摆角θ≤5°，当θ＝5°时单摆振动的振幅A＝lsin 5°＝0.087 m＝8.7 cm，
为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是选项A。
(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。
3．(2022·山东高三月考)某同学设计利用如图甲所示装置验证单摆的周期公式，其中传感器可以记录光强度随时间的变化情况。将传感器固定在悬点正下方，当小球摆到最低点时遮挡光线，计算机采集数据后得到的光强－时间图像如图乙所示。
(1)此传感器是将光信号转化为__________信号的装置；
(2)由图乙可得，第1次光强最小到第N次光强最小的时间为t，则该
单摆的周期可表示为T1＝__________；(用N、t表示)
(3)该同学测出小球直径D，绳长L，若已知重力加速度g，则单摆周
期公式可表示为T2＝_______________。(用D、L、g表示)。在误差允许范围内T1＝T2，即可验证公式正确。
时间

展开更多......

收起↑