2020届高考物理二轮复习精品课件：实验14 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 (共22张PPT)

解析：(1)摆线的长度不能伸长，所以摆线选择长约 1 m 的细丝，返回 摆球选择质量大体积小的球，所以选择直径约 2 cm 的均匀铁球， 实验中需要用秒表测量单摆摆动的时间，从而得出周期，故选 A、 C、E。 (2)游标卡尺的主尺读数为 17 mm，游标读数为 0.1×6 mm＝ 0.6 mm，则小球直径为 17.6 mm。
表达式 T＝nt ；
(2)单摆摆动过程中，每次经过最低点时拉力最大，每次经
过最高点时拉力最小，拉力变化的周期为 1.0 s，故单摆的摆动
周期为 2.0 s；
(3)根据 T＝2π
L g
得：T2＝4πg 2L′，知图线的斜率：k
＝4πg 2，因此 g＝4πk 2；而 L′＝L＋r，图线拟合得到方程 T2＝
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解析：(1)游标卡尺应该用两外测量爪对齐的地方测量，正确的 是题图乙。 (2)一个周期内小球应该两次经过最低点，使光敏电阻的阻值发 生变化，故周期为 t1＋2t0－t1＝2t0；小球的直径变大后，摆长 变长，根据 T＝2π gl 可知，周期变大；每次经过最低点时 小球的挡光的时间变长，即Δt 变大。 答案：(1)乙 (2)2t0 变大 变大
小周期的测量误差，A 正确；单摆的振动周期与振幅无关，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 T2­L 关系图像来处理数据，可减小误差，提高
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解析：(1)组装单摆时，悬线应选用不易伸长的细线；摆球选择
体积小、密度大的摆球；单摆摆动时在同一竖直面内摆动，摆的
振幅尽量小一些。选项 B、C 正确。

动周期，即 T＝Nt (N 为全振动的次数)，反复测 3 次， 再算出周期 T＝_(_T_1_＋__T_2_＋__T_3_)/_3____.
5．根据单摆振动周期公式 T＝2π 4π2l
gl ，计算出
当地重力加速度：g＝_____T_2 _______.
6．改变摆长，重做几次实验，计算出每次实验测
出的重力加速度值，求出它们的平均值，即为当
课前自主学案
一、实验目的 1．利用单摆测定当地的重力加速度． 2．巩固和加深对单摆周期公式的理解．
二、实验原理
Байду номын сангаас
单摆在偏角很小(如小于 10°)时的摆动，可以看成
是简谐运动．其固有周期为 T＝2π 4π2l
gl ，由此可
得 g＝____T__2_____.据此，只要测出___摆__长__l____
地的重力加速度值．
7．将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相
比较，分析产生误差的可能原因，若误差很大，
应重新做实验．
8．整理器材．
核心要点突破
一、数据处理 1．平均值法 每改变一次摆长，将相应的 l 和 T，代入公式 g ＝4Tπ22l中求出 g 值，并最后求出 g 的平均值．
2．图象法 由单摆周期公式不难推出 g＝4π2Tl2，因此，分别 测出一系列摆长 l 对应的周期 T，作 l－T2 的图象， 图象应是一条通过原点的直线，如图 11－6－2 所 示．求出图象的斜率 k，即可求得 g 值． g＝4π2·k，k＝Tl2＝ΔΔTl2
图11－6－2
图11－6－3 当漏测r时，相当于以摆线长l′为摆长l.这时，T2 ＝k′l＝k′(l′＋r)，从数学知识可得，这时的 图线斜率不变，可将原图线a向左平移r，就得漏 测r后的图线c，其横截距的物理意义即为半径r. 同理，当多加r时，图线为b.

05.实验：用单摆测重力加速度 图片区
一.实验目的
1.练习使用秒表
2.测量当地的重力加速度
二.实验原理
T 2
l g
g
4 2l
T2
1.计算法：测量单摆的摆长和周期，可以计算出 当地的重力加速度。要求多次测量求平均值
T 2 l T 2 4 2 l或者l g T 2
g
g
4 2
2.图像法：测出多组数据作T2－l图象或者l－T2图 象，利用斜率求重力加速度
典型例题
例6. (1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用主 尺最小分度为1mm、游标尺上有20个分度的卡尺测量金 属球的直径，结果如图甲所示，可以读出此金属球的直 径为 14.35 mm. (2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连，将摆球拉开一小 角度使单摆做简谐运动后，从某时刻开始计时，拉力传 感器记录了拉力随时间变化的情况，如图乙所示，则该 单摆的周期为 2.0 s.
问题：若某同学用单摆测定重力加速度实验把绳 长当成了摆长，能否求得重力加速度？
T 2
Lr g
Lr
g
4 2
T2
L
g
4
2
T
2
r
L
答：能求出。 作出l －T2图象如 图，可以利用斜率
得到重力加速度，
0
T2 且纵轴截距的绝对
-r
值就是小球半径。
祝你学业有成
2024年4月28日星期日8时27分34秒
六.机械秒表的读数
1.按钮功能： 开始，结束，复位 2.表盘构造： 内侧表盘与外侧表盘 3.工作原理：
内侧表盘：反映分针读数t1，转一周是15分钟，每1大格为1分钟， 分成前后两部分，指针在1~2之间t1=1分，指针在2~3之间t1=2分， 以此类推…… 外侧表盘：反映秒针读数t2，转一周是30s，转两周为60s，每大格 为1秒钟，分成10小格，读到0.1s，不需要估读。若分针在前半部 分，秒针为0~30.0s，若分针在后半部分，秒针为30.0~60.0s。

是5t0，B 错误；摆长应是 l＋D2 ，若用悬线的长度加直径，则测 出的重力加速度值偏大.C 正确.
答案：C
考点 1 实验原理及操作 【典题 1】(2018 年河北唐山模拟)实验小组的同学做“用 单摆测重力加速度”的实验. (1)实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表 达式 g＝4Tπ22L，其中 L 表示摆长，T 表示周期.对于此式的理解， 四位同学说出了自己的观点：
实验十四：探究单摆运动、用单摆测定重力加速度
一、实验原理与操作
二、数据处理与分析 1.数据处理 a.公式法：g＝4Tπ22l，算出重力加速度 g 的值，再算出 g 的 平均值.
b.图象法：作出lT2图象求g值.
2.误差分析
两种误差
产生原因
减小方法
①多次测量再求平均值
测量时间(单摆周期)
偶然误差
图 S14-4
解析：(1)该同学在以上实验步骤中有错误的是 BCD；B 中， 摆长应是从悬点到大理石块的质心的距离；C 中，单摆的摆角 太大，将不能看做是简谐运动，单摆周期公式失效，不能测定
g；D 中，测量时间应从单摆摆到最低点开始，因为最低位置摆
球速度最大，相同的视觉距离误差引起的时间误差较小，则周 期测量比较准确.
答案：(1)4πt22n2l (2)2.01 9.76 (3)B
本实验常见的创新方法就是如果摆长不能精确测量的话， 比如摆长很长或悬挂的重物的重心不确定，我们可以利用改变 摆长的方法，测出两次摆长的差和两次分别摆动的周期，根据 单摆公式联立方程组求解.
【典题 3】(2017 年湖南衡阳八中高三质检)甲同学想在家 里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找 到了一块大小为 3 cm3 左右，外形不规则的大理石块代替小球. 他设计的实验步骤是：