第十一章實(shí)驗：探究單擺周期與擺長的關(guān)系ppt課件

1、實(shí)驗：探求單擺周期與擺長的關(guān)系第十一章機(jī)械振動知識內(nèi)容探究單擺周期與擺長的關(guān)系考試屬性課時要求1.探究單擺周期與擺長的關(guān)系.2.練習(xí)使用游標(biāo)卡尺.3.學(xué)會正確使用秒表.4.學(xué)會用圖象法處理實(shí)驗數(shù)據(jù).內(nèi)容索引技藝貯藏明確原理 提煉方法題型演練學(xué)以致用 實(shí)訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān)技藝貯藏1.構(gòu)造：主尺、構(gòu)造：主尺、 (主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外丈量爪主尺和游標(biāo)尺上各有一個內(nèi)、外丈量爪)、游標(biāo)、游標(biāo)卡尺上還有一個深度尺卡尺上還有一個深度尺.(如圖如圖1所示所示)一、游標(biāo)卡尺圖1游標(biāo)尺2.用途：丈量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑用途：丈量厚度、長度、深度、內(nèi)徑、外徑.3.原理：利用主尺的最小分

2、度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.不論游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的不論游標(biāo)尺上有多少個小等分刻度，它的刻度部分的總長度比主尺上的同樣多的小等分刻度少同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個的、個的、20個的、個的、50個的，其規(guī)格見下表：個的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度) 刻度總長度 每小格與1 mm的差值精確度(可精確到)109 mm0.1 mm mm2019 mm0.05 mm mm5049 mm0.02 mm mm0.10.050.024.

3、讀數(shù)：假設(shè)用讀數(shù)：假設(shè)用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，那么記錄結(jié)果表示為與主尺上某一刻度線對齊的游標(biāo)的格數(shù)，那么記錄結(jié)果表示為(xK準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度)mm. 那么測出單擺的 和 ，即可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?1.實(shí)驗原理實(shí)驗原理二、探求單擺周期與擺長的關(guān)系擺長l周期T2.實(shí)驗器材實(shí)驗器材鐵架臺及鐵夾，金屬小球鐵架臺及鐵夾，金屬小球(有孔有孔)、秒表、細(xì)線、秒表、細(xì)線(1 m左右左右)、刻度尺、刻度尺、_.游標(biāo)卡尺3.實(shí)驗步驟實(shí)驗步驟(1)讓細(xì)線穿過小球上的小孔，在細(xì)線的穿出端打一個稍大一些的線結(jié)，讓

4、細(xì)線穿過小球上的小孔，在細(xì)線的穿出端打一個稍大一些的線結(jié)，制成一個單擺制成一個單擺.(2)將鐵夾固定在鐵架臺上端，鐵架臺放在實(shí)驗桌邊，把單擺上端固定在將鐵夾固定在鐵架臺上端，鐵架臺放在實(shí)驗桌邊，把單擺上端固定在鐵夾上，使擺球自在下垂鐵夾上，使擺球自在下垂.在單擺平衡位置處做上標(biāo)志在單擺平衡位置處做上標(biāo)志.(3)用刻度尺量出懸線長用刻度尺量出懸線長l(準(zhǔn)確到準(zhǔn)確到mm)，用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑，用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑d(準(zhǔn)準(zhǔn)確到確到mm)，那么擺長為，那么擺長為l(4)把單擺拉開一個角度，角度不大于5，釋放擺球.擺球經(jīng)過最低位置時，用秒表開場計時，測出單擺全振動30次(或50次)的時間，求出

5、_，即為單擺的振動周期.(5)改動擺長，反復(fù)丈量幾次，將數(shù)據(jù)填入表格.一次全振動的時間4.數(shù)據(jù)處置數(shù)據(jù)處置(1)平均值法，每改動一次擺長，將相應(yīng)的平均值法，每改動一次擺長，將相應(yīng)的l和和T代入公式中求出代入公式中求出g值，最值，最后求出后求出g的平均值的平均值.設(shè)計如下所示實(shí)驗表格設(shè)計如下所示實(shí)驗表格實(shí)驗次數(shù) 擺長l/m周期T/s重力加速度g/(ms2)重力加速度g的平均值/(ms2)123 5.本卷須知本卷須知(1)選擇細(xì)而不易伸長的線，比如用單根尼龍絲、絲線等，長度普通不應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長的線，比如用單根尼龍絲、絲線等，長度普通不應(yīng)短于短于1 m，擺球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最

6、好不超越，擺球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超越2 cm.(2)擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng) .(3)擺球擺動時，要使之堅持在同一擺球擺動時，要使之堅持在同一 ，不要構(gòu)成圓錐擺，不要構(gòu)成圓錐擺.(4)計算單擺的全振動次數(shù)時，應(yīng)從擺球經(jīng)過計算單擺的全振動次數(shù)時，應(yīng)從擺球經(jīng)過 時開場計時，每當(dāng)時開場計時，每當(dāng)擺球從同一方向經(jīng)過擺球從同一方向經(jīng)過 時計數(shù)，要測時計數(shù)，要測n次次(如如30次或次或50次次)全振動全振動的時間的時間t，用取平均值的方法求周期，用取平均值的方法求周期很小豎直平面內(nèi)最低位置最低位置題型演練一、實(shí)驗器材與本卷須知例例1(20

7、21浙江名校協(xié)作體高三第二學(xué)期考試浙江名校協(xié)作體高三第二學(xué)期考試)在在“單擺測重力加速度單擺測重力加速度實(shí)驗中，丈量周期時，秒表指針如圖實(shí)驗中，丈量周期時，秒表指針如圖2所示，讀數(shù)為所示，讀數(shù)為_ s.圖248.4答案其中懸掛最正確的是圖3中的_(填甲、乙、丙)，這樣做的目的是_(填選項前的字母代號).A.保證擺動過程中擺長不變B.可使周期丈量得更加準(zhǔn)確C.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動例例2(2021浙江名校新高考研討聯(lián)盟第三次聯(lián)考浙江名校新高考研討聯(lián)盟第三次聯(lián)考)某同窗在某同窗在“探求單擺周探求單擺周期與擺長的關(guān)系實(shí)驗中，在用鐵架搭建好單擺后先丈量擺線的長度，其期與擺長的關(guān)系實(shí)驗中，在用鐵架

8、搭建好單擺后先丈量擺線的長度，其過程如下：過程如下：圖3乙A答案某同窗采用了如圖4所示方法丈量擺長：擺球直徑用游標(biāo)卡尺進(jìn)展丈量，丈量方法和游標(biāo)刻度如圖5所示，那么擺球的直徑是_ mm.本單擺的擺長是_ m.(請留意單位，本空保管四位有效數(shù)字)圖4圖514.0014.060.483 00.484 5答案針對訓(xùn)練針對訓(xùn)練(2021浙江浙江10月選考月選考24(1)在在“探求單擺周期與擺長的關(guān)系探求單擺周期與擺長的關(guān)系的實(shí)驗中，丈量單擺的周期時，圖的實(shí)驗中，丈量單擺的周期時，圖6中中_(填填“甲甲“乙或乙或“丙丙)作作為計時開場與終止的位置更好些為計時開場與終止的位置更好些.圖6乙答案解析解析因小球

9、經(jīng)過平衡位置時的速度較大，有利于計時解析因小球經(jīng)過平衡位置時的速度較大，有利于計時.應(yīng)選乙應(yīng)選乙.二、實(shí)驗數(shù)據(jù)處置例例3(2021金華一中上學(xué)期高二第二次段考金華一中上學(xué)期高二第二次段考)某同窗探求單擺周期與擺長某同窗探求單擺周期與擺長關(guān)系，他用分度值為毫米的直尺測得擺線長為關(guān)系，他用分度值為毫米的直尺測得擺線長為89.40 cm，用游標(biāo)卡尺測得，用游標(biāo)卡尺測得擺球直徑如圖擺球直徑如圖7甲所示，讀數(shù)為甲所示，讀數(shù)為_ cm，擺長為，擺長為_ cm.用停表用停表記錄單擺做記錄單擺做30次全振動所用的時間如圖次全振動所用的時間如圖乙所示，那么停表讀數(shù)為乙所示，那么停表讀數(shù)為_ s，圖72.0505

10、7.090.425答案假設(shè)測得的g值偏大，能夠的緣由是_(填序號).A.計算擺長時加的是擺球的直徑B.將擺線和擺球平放在桌面上，拉直后用米尺測出擺球球心到擺線某點(diǎn)O 間的長度作為擺長C.擺線上端未結(jié)實(shí)系于懸點(diǎn)，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度添加(實(shí)驗過 程中先測擺長后測周期)D.實(shí)驗中誤將30次全振動記為31次答案解析AD解析游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為解析游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為2 cm，游標(biāo)尺上第，游標(biāo)尺上第10個刻度和主尺上某一個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為刻度對齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為100.05 mm0.50 mm，所以最終讀數(shù)為：，所以最終讀數(shù)為：2 cm0.050 cm2.050 cm；由

11、題圖乙可知：秒表的讀數(shù)t57.0 s；計算擺長時用的是擺線長加擺球的直徑，那么擺長的丈量值偏大，重力加速度丈量值偏大，故A正確；用米尺測出擺球球心到擺線某點(diǎn)O間的長度作為擺長使擺長的丈量值偏小，重力加速度丈量值偏小，故B錯誤；擺線上端未結(jié)實(shí)系于懸點(diǎn)，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度添加，那么擺長的丈量值偏小，重力加速度丈量值偏小，故C錯誤；實(shí)驗中誤將30次全振動記為31次，那么周期的丈量值偏小，重力加速度丈量值偏大，故D正確.例例4(2021杭州高三第一學(xué)期質(zhì)檢杭州高三第一學(xué)期質(zhì)檢)(1)如圖如圖8甲所示為小金在進(jìn)展甲所示為小金在進(jìn)展“探求探求單擺擺長和周期關(guān)系實(shí)驗時，用秒單擺擺長和周期關(guān)系實(shí)驗時，

12、用秒表記錄下單擺表記錄下單擺50次全振動所用時間，次全振動所用時間，由圖可知該次實(shí)驗中由圖可知該次實(shí)驗中50次全振動所用次全振動所用時間為時間為_ s.圖899.8答案(2)如圖乙所示，他組裝單擺時，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊，他這樣做的主要目的是_.A.便于丈量單擺周期B.保證擺動過程中擺長不變C.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動答案(3)小金同窗以擺線的長度(L)作為縱坐標(biāo)，以單擺周期的平方(T2)作為橫坐標(biāo)，作出LT2的圖象如圖丙所示，那么其作出的圖線是_(填“圖線1、“圖線2或“圖線3).假設(shè)作出的圖線的斜率為k，能否根據(jù)圖象得到當(dāng)?shù)氐闹亓?/p>

13、加速度？_. (假設(shè)不可以，填“否；假設(shè)可以求出，那么寫出其表達(dá)式).圖線242k答案達(dá)標(biāo)檢測1231.(實(shí)驗器材與本卷須知)(2021寧波“十校聯(lián)考高三第一學(xué)期期末)在“用單擺測定重力加速度的實(shí)驗中(1)以下關(guān)于本實(shí)驗的措施中正確的選項是A.擺角應(yīng)盡量大些B.擺線應(yīng)適當(dāng)長些C.擺球應(yīng)選擇密度較大的實(shí)心金屬小球D.用停表丈量周期時，應(yīng)從擺球擺至最高點(diǎn)時開場計時答案(2)用50分度的游標(biāo)卡尺丈量小球的直徑，如圖9所示的讀數(shù)是_ mm，用停表記錄了單擺振動50次所用的時間如圖10所示，停表讀數(shù)為_ s.答案圖10圖917.4617.54100.2123(3)思索到單擺振動時空氣浮力的影響后，同窗甲

14、說：由于空氣浮力與擺球重力方向相反，它對球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動周期變大，乙同窗說：浮力對擺球的影響好似用一個輕一些的擺球做實(shí)驗，因此振動周期不變，這兩個同窗的說法中_.A.甲正確B.乙正確C.都錯誤答案123(1)測單擺周期時，為減小丈量誤差，應(yīng)_.A.以平衡位置作為計時起點(diǎn)B.以最大位移處作為計時起點(diǎn)C.可以以恣意位置作為計時起點(diǎn)答案2.(實(shí)驗數(shù)據(jù)處置)(2021溫州“十五校結(jié)合體高二第一學(xué)期期末)用單擺測定重力加速度的實(shí)驗安裝如圖11甲所示.關(guān)于該實(shí)驗，有以下步驟：圖11123(2)測出擺線長L，小球直徑d，及單擺完成n次全振動所用的時間t，那么重力加速度g_.(用L、d、

15、n、t表示)(3)如圖12所示，用游標(biāo)卡尺測得小球的直徑為_ mm.圖1220.3答案123(4)某同窗在實(shí)驗時忘了丈量小球直徑，但是改動擺線長度做了多次丈量，得到多組T與L的實(shí)驗數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，該同窗能否求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?？_.(填“能或“不能)能答案1233.(實(shí)驗綜合調(diào)查)(2021嘉興市高二第一學(xué)期期末)某同窗用實(shí)驗的方法“探求單擺的周期與擺長的關(guān)系.(1)組裝單擺時，應(yīng)在以下器材中選用_ 較為適宜A.長度為1 m左右的細(xì)線B.長度為30 cm左右的細(xì)線C.直徑為1.8 cm左右的塑料球D.直徑為1.8 cm左右的鐵球答案解析解析為減小實(shí)驗誤差，應(yīng)選擇解析為減小實(shí)驗誤差，應(yīng)選擇1 m左右的擺線，為減小空氣阻力影響，左右的擺線，為減小空氣阻力影響，擺球應(yīng)選質(zhì)量大而體積小的金屬球，因此需求的實(shí)驗器材是擺球應(yīng)選質(zhì)量大而體積小的金屬球，因此需求的實(shí)驗器材是