新教科版第7章實(shí)驗(yàn)探究課9用單擺測定重力加速度課件（23張）

實(shí)驗(yàn)探究課9用單擺測定重力加速度第七章內(nèi)容索引0102強(qiáng)基礎(chǔ)固本增分研考點(diǎn)精準(zhǔn)突破強(qiáng)基礎(chǔ)固本增分2.實(shí)驗(yàn)器材:單擺、游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、停表。

3.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)

不要繞接在鐵架臺(tái)上(1)做單擺:取約1m長的細(xì)絲線穿過帶中心孔的小鋼球,并打一個(gè)比小孔大一些的結(jié),然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上,讓擺球自然下垂,如圖所示。(2)測擺長:用毫米刻度尺量出擺線長L(精確到毫米),用游標(biāo)卡尺測出小球直徑D,則單擺的擺長l=L+

。

小擺角(3)測周期:將單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度,然后釋放小球,記下單擺擺動(dòng)30~50次的總時(shí)間,算出平均每擺動(dòng)一次的時(shí)間,即為單擺的振動(dòng)周期。(4)改變擺長,重復(fù)實(shí)驗(yàn)。4.數(shù)據(jù)分析處理方法一:計(jì)算法。5.注意事項(xiàng)(1)懸線頂端不能晃動(dòng),需用夾子夾住,保證懸點(diǎn)固定。(2)單擺必須在同一平面內(nèi)振動(dòng)。(3)在擺球擺到平衡位置處時(shí)開始計(jì)時(shí),并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng)的次數(shù)。(4)小球自然下垂時(shí),用毫米刻度尺量出懸線長L,用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑,然后算出小球的半徑r,則擺長l=L+r。(5)選用1m左右的細(xì)線。6.誤差分析

類型產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測量時(shí)間(單擺周期)及擺長時(shí)產(chǎn)生誤差①多次測量再求平均值②從單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)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最大擺角一般要小于5°易錯(cuò)辨析·判一判(1)擺長測定后,擺動(dòng)計(jì)數(shù)過程中擺線松動(dòng),對(duì)測量結(jié)果沒影響。(

×

)(2)用刻度尺測量懸線的長度,將其作為單擺的擺長。(

×

)(3)為方便測量,可以讓單擺的振幅盡可能大。(

×

)(4)釋放擺球,當(dāng)擺球經(jīng)過平衡位置開始計(jì)時(shí),記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間t,則單擺的周期T=

。(

√

)研考點(diǎn)精準(zhǔn)突破考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)典例1.某同學(xué)用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。(1)對(duì)測量原理的理解正確的是

。

(2)為了利用單擺較準(zhǔn)確地測出重力加速度,應(yīng)當(dāng)選用的器材有

。A.長度為10cm左右的細(xì)繩B.長度為100cm左右的細(xì)繩C.直徑為1.8cm的鋼球D.直徑為1.8cm的木球E.最小刻度為1mm的刻度尺F.停表、鐵架臺(tái)(3)進(jìn)行以下必要的實(shí)驗(yàn)操作,請(qǐng)將橫線部分內(nèi)容補(bǔ)充完整。①測量單擺的擺長,即測量從擺線的懸點(diǎn)到

的距離;

②把此單擺從平衡位置拉開一個(gè)小角度后釋放,使擺球在豎直面內(nèi)擺動(dòng),測量單擺全振動(dòng)30次(或50次)的時(shí)間,求出一次全振動(dòng)的時(shí)間,即單擺振動(dòng)的周期;③適當(dāng)改變擺長,測量幾次,并記錄相應(yīng)的擺長和周期;④根據(jù)測量數(shù)據(jù)畫出圖像,并根據(jù)單擺的周期公式,由圖像計(jì)算重力加速度。(4)該同學(xué)分別在北京和廈門兩地做了此實(shí)驗(yàn),比較準(zhǔn)確地探究了單擺的周期T與擺長l的關(guān)系,然后將這兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成T2-l圖像,如圖所示,在北京測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的圖像是

(選填“A”或“B”)。

答案

(1)C

(2)BCEF

(3)擺球球心

(4)B測出單擺的擺長l與周期T,可以求出重力加速度,C正確。(2)為減小實(shí)驗(yàn)誤差,應(yīng)選擇適當(dāng)長些的細(xì)繩作擺線,擺線應(yīng)選擇B;為減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響,應(yīng)選擇質(zhì)量大而體積小的球作擺球,因此擺球應(yīng)選擇C;實(shí)驗(yàn)需要測量擺長,需要用到刻度尺;實(shí)驗(yàn)需要測量單擺的周期,測周期需要停表,應(yīng)把單擺固定在鐵架臺(tái)上。因此,需要的實(shí)驗(yàn)器材是BCEF。(3)擺線長度與擺球半徑之和是單擺擺長,測量單擺的擺長,應(yīng)測量從擺線的懸點(diǎn)到擺球球心的距離。圖像的斜率越小,重力加速度越大,由于北京的重力加速度大于廈門的重力加速度,因此在北京所做實(shí)驗(yàn)作出的T2-l圖像的斜率小于在廈門所做實(shí)驗(yàn)作出的T2-l圖像的斜率,因此在北京測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的圖像是B。對(duì)點(diǎn)演練1.用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示。甲(1)組裝單擺時(shí),應(yīng)在下列器材中選用

。(填選項(xiàng)前字母)

A.長度為1m左右的細(xì)線,直徑為2cm左右的鐵球B.長度為30cm左右的細(xì)線,直徑為2cm左右的塑料球(2)選擇好器材,將符合實(shí)驗(yàn)要求的擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺(tái)橫梁上,應(yīng)采用圖

(選填“乙”或“丙”)所示的固定方式。

(3)甲同學(xué)用游標(biāo)卡尺測得擺球的直徑為d,用停表測得擺球完成N次全振動(dòng)所用的時(shí)間為t,用刻度尺測得擺線長為l0,根據(jù)以上數(shù)據(jù),可得到當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭為

。

解析

(1)為減小空氣阻力的影響,組裝單擺時(shí),應(yīng)選擇密度較大的鐵球而不是塑料球,為減小周期測量誤差,應(yīng)選擇長度為1

m左右的細(xì)線作為擺線,故選A。(2)題圖丙方式單擺擺動(dòng)過程中擺線容易松動(dòng),故應(yīng)選擇題圖乙方式?？键c(diǎn)二實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)與創(chuàng)新(1)為了測小球擺動(dòng)的周期,他打開手機(jī)里的計(jì)時(shí)器,在某次小球從窗外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)數(shù)1,同時(shí)開始計(jì)時(shí),隨后每次小球從外向內(nèi)運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)依次數(shù)2、3、4……,數(shù)到n時(shí),手機(jī)上顯示的時(shí)間為t,則小球擺動(dòng)的周期T為

。

(2)該同學(xué)用鋼卷尺測量出擺動(dòng)中小球球心到窗上沿的距離,記作L。則用小球擺動(dòng)的周期T、L和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭,可將窗的上沿到房頂?shù)母叨缺硎緸?/p>

。

對(duì)點(diǎn)演練2.圖甲是用力傳感器對(duì)單擺做小角度擺動(dòng)過程進(jìn)行測量的裝置圖,圖乙是與力傳感器連接的計(jì)算機(jī)屏幕所顯示的F-t圖像,其中F的最大值Fmax=1.02N,已知擺球質(zhì)量m=100g,重力加速度g取9.8m/s2,π2取9.8,不計(jì)擺線質(zhì)量及空氣阻力,則該單擺的擺長l為

m,F的最小值F