2023版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第七章實驗七探究單擺運動利用單擺測定重力加速度課件

實驗七探究單擺運動利用單擺測定重力加速度一、實驗原理與操作T2二、數(shù)據(jù)處理與誤差分析1.數(shù)據(jù)處理.a.公式法：g＝4π2l，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值. b.圖像法：作出l-T2

圖像求g值.兩種誤差產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測量時間(單擺周期)及擺長時產(chǎn)生誤差①多次測量求平均值②計時從單擺經(jīng)過平衡位置時開始系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身①擺球要選體積小、密度大的②最大擺角要小于5°2.誤差分析.三、注意事項

1.選擇擺線時應(yīng)盡量選擇細(xì)、輕且不易伸長的線，長度一般在1m左右，小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超過2cm.

2.單擺懸線的上端不可隨意卷在桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動時發(fā)生擺線下滑、擺長改變的情況. 3.注意擺動時控制擺線偏離豎直方向的角度不超過5°，可通過估算振幅的辦法掌握.4.擺球擺動時，要使之保持在同一個豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺.

5.計算單擺的全振動次數(shù)時，應(yīng)從擺球通過最低位置時開始計時，為便于計時，可在擺球平衡位置的正下方做一標(biāo)記.以后擺球每次從同一方向通過最低位置時進行計數(shù)，且在數(shù)“零”的同時按下停表，開始計時.最后秒表計考點1實驗原理及操作

【典題1】某學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)了單擺的相關(guān)知識后，想利用如圖S7-1所示的裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣? (1)組裝單擺時，應(yīng)在下列器材中選用________(填字母).A.長度為60cm左右的橡皮條B.長度為80cm左右的細(xì)線C.直徑為3cm左右的塑料球D.直徑為3cm左右的鋼球(2)實驗步驟如下：A.用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑.B.按裝置圖安裝好實驗裝置.C.用米尺測量細(xì)線懸點到小球的長度L.

D.將小球拉離平衡位置一個小角度，由靜止釋放小球，穩(wěn)定后小球在某次經(jīng)過平衡位置時開始計時，并計數(shù)為0，此后小球每擺到平衡位置一次，計數(shù)一次，依次計數(shù)為1、2、3…當(dāng)數(shù)到20時，停止計時，測得時間為t.

E.多次改變懸線長度，測出對應(yīng)每次懸線的長度，重復(fù)實驗步驟C、D. F.計算出每個懸線長度對應(yīng)的t2. G.以t2

為縱坐標(biāo)、L為橫坐標(biāo)，作出t2-L圖線.圖S7-1圖S7-2

結(jié)合上述實驗步驟，完成下列任務(wù)： 該同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機作出t2-L圖線如圖S7-2所示.根據(jù)圖線擬合得到方程t2＝403.3L＋6.3.由此可以得出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭＝__________m/s2.(取π2＝9.86，結(jié)果保留三位有效數(shù)字) (3)從理論上分析圖線沒有過坐標(biāo)原點的原因是________________________________________.答案：(1)BD(2)9.78m/s2(3)沒有把球的半徑算入擺長考點2數(shù)據(jù)處理

【典題2】(2021

年北京延慶模擬)在用圖S7-3裝置測量重力加速度的實驗中，小白同學(xué)用測量范圍為0～1m的米尺測量擺長，用停表測量擺動周期，再根據(jù)單擺周期公式計算重力加速度.圖S7-3(1)組裝單擺時，應(yīng)選用________(填字母).A.長度略大于1m的細(xì)線B.長度略小于1m的細(xì)線C.半徑約為2cm的橡膠球D.半徑徑為1cm的小鋼球(2)在測量過程中，下列操作合理的是________.A.先測好擺長，再將單擺懸掛到鐵架臺上B.釋放單擺時，擺角盡量大些，以便觀察C.單擺擺動穩(wěn)定后，擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時D.擺動過程中，若逐漸形成了圓錐擺，可以繼續(xù)測量，不影響單擺周期

(3)小白同學(xué)通過實驗測得：懸點O到小球球心的距離L.計時開始后，從小球第一次通過平衡位置到第n次通過平衡位置所用時間為t，則重力加速度g＝_________(用L、n、t及常數(shù)表示).

(4)小紅同學(xué)通過改變擺長，測量多組數(shù)據(jù)，做出T2-L圖像，如圖S7-4，她發(fā)現(xiàn)圖線起點位于原點上方，這可能是由于她在測量擺長時，從懸點量到了小球的________(填“上沿”或“下沿”)，這樣將使根據(jù)圖像得出的g測量值________(填“偏大”“偏小”或“不受影響”).圖S7-4(5)本實驗測得的重力加速度一般略微偏小，這是由于以下系統(tǒng)誤差造成的__________.A.小球經(jīng)過平衡位置時計時，很難看準(zhǔn)，造成較大的周期測量誤差B.小球球心位置較難確定，使擺長測量存在較大的系統(tǒng)誤差C.由于存在空氣阻力，會減慢單擺的速度，使周期測量值比理論值偏大D.單擺擺動過程中，擺線會稍稍伸長，造成擺長的測量值比實際值偏小答案：(1)BD(2)C(3)(4)上沿不受影響(5)CD圖例說明通過最低點拉力與重力的關(guān)系，根據(jù)圓周運動向心力的特點，應(yīng)用牛頓第二定律求解重力加速度實驗原理的拓展創(chuàng)新：圖例說明此情況下，單擺的周期公式改變，等效重力加速度變?yōu)間′＝gsin

θ，

則T＝(續(xù)表)

(1)圖S7-5甲是用力傳感器對單擺振動過程進行測量的裝置圖，圖乙是與力傳感器連接的計算機屏幕所顯示的F-t圖像，根據(jù)圖乙的信息可得，從t＝0時刻開始擺球第一次擺到最低點的時刻為____s，擺長為______m.(取π2＝10，重力加速度大小g取10m/s2)甲乙圖S7-5【典題3】在探究單擺運動的實驗中：(2)單擺振動的回復(fù)力是________.A.擺球所受的重力B.擺球重力在垂直擺線方向上的分力C.擺線對擺球的拉力D.擺球所受重力和擺線對擺球拉力的合力(3)某同學(xué)的操作步驟如下，其中正確的是________.A.取一根細(xì)線，下端系住直