高考物理一輪復(fù)習(xí)講義專題10.3 本專題實(shí)驗(yàn)（原卷版）

專題10.3本專題實(shí)驗(yàn)【講】【講核心素養(yǎng)】科學(xué)探究：探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)重力加速度。通過實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長的定量關(guān)系。知道單擺周期與擺長、重力加速度的關(guān)系?！局v考點(diǎn)題型】探究單擺周期與擺長之間的關(guān)系、用單擺測(cè)量重力加速度1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）練習(xí)使用秒表和刻度尺。（2）探究影響單擺運(yùn)動(dòng)周期的因素。（3）學(xué)會(huì)用單擺測(cè)定當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?.實(shí)驗(yàn)原理測(cè)擺長l和周期T，由T＝2πeq\r(\f(l,g))→g＝eq\f(4π2l,T2)。3.實(shí)驗(yàn)器材中心帶有孔的小鋼球、細(xì)線（長約1m）、米尺、游標(biāo)卡尺、秒表。4.實(shí)驗(yàn)步驟（1）做單擺將細(xì)線穿過中心帶有孔的小鋼球，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上，讓擺球自然下垂。（2）測(cè)擺長用米尺量出擺線長l′（精確到毫米），用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球直徑D，則單擺的擺長l＝l′＋eq\f(D,2)。（3）測(cè)周期將單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度（小于5°），然后釋放小球，記下單擺擺動(dòng)30次～50次的總時(shí)間，算出一次全振動(dòng)的時(shí)間，即為單擺的振動(dòng)周期。（4）改變擺長，重做幾次實(shí)驗(yàn)。5.數(shù)據(jù)處理（1）公式法：g＝eq\f(4π2l,T2)，算出重力加速度g的值，再算出g的平均值。（2）圖像法：作出l－T2圖像求g值。6.誤差分析產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測(cè)量時(shí)間（單擺周期）及擺長時(shí)產(chǎn)生誤差①多次測(cè)量求平均值②計(jì)時(shí)從擺球經(jīng)過平衡位置時(shí)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°7.注意事項(xiàng)（1）擺線要選1m左右，不要過長或過短。（2）懸線長要待懸掛好球后再測(cè)，計(jì)算擺長時(shí)要將懸線長加上擺球半徑。（3）單擺要在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)，不要形成圓錐擺。（4）要從平衡位置開始計(jì)時(shí)，并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng)的次數(shù)?！纠?】（2022·北京·首都師范大學(xué)附屬中學(xué)三模）某同學(xué)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了如下的操作：（1）請(qǐng)選擇正確的器材（）A．體積較小的鋼球B．體積較大的木球C．無彈性的輕繩子D．有彈性、質(zhì)量大的繩子（2）用游標(biāo)上有10個(gè)小格的游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑如圖（甲）所示，擺球直徑為______mm。利用刻度尺測(cè)得擺線長90.10cm，則該單擺的擺長SKIPIF1<0__________cm。（3）用秒表測(cè)量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)并記為SKIPIF1<0，單擺每經(jīng)過最低點(diǎn)記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到SKIPIF1<0時(shí)秒表的示數(shù)如圖（乙）所示，該單擺的周期是SKIPIF1<0____s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。（4）測(cè)量出多組周期T、擺長L數(shù)值后，畫出SKIPIF1<0圖像如圖（丙），此圖線斜率的物理意義是（）A．SKIPIF1<0B．SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0D．SKIPIF1<0（5）與重力加速度的真實(shí)值比較，發(fā)現(xiàn)第（4）問中獲得的測(cè)量結(jié)果偏大，分析原因可能是（）A．振幅偏小B．將擺線長加直徑當(dāng)成了擺長C．將擺線長當(dāng)成了擺長D．開始計(jì)時(shí)誤記為SKIPIF1<0（6）該小組的另一同學(xué)沒有使用游標(biāo)卡尺也測(cè)出了重力加速度。他采用的方法是：先測(cè)出一擺線較長的單擺的振動(dòng)周期SKIPIF1<0，然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度l，再測(cè)出其振動(dòng)周期SKIPIF1<0。用該同學(xué)測(cè)出的物理量表達(dá)重力加速度為SKIPIF1<0___________?！舅仞B(yǎng)提升】本題考察的學(xué)科素養(yǎng)主要是科學(xué)探究。【變式訓(xùn)練1】（2022·山東濟(jì)寧·三模）居家防疫期間，小明在家做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。他使用一塊外形不規(guī)則的小石塊代替擺球，如圖甲所示。設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟是：A．將小石塊用不可伸長的細(xì)線系好，結(jié)點(diǎn)為N，細(xì)線的上端固定于O點(diǎn)；B．用刻度尺測(cè)量ON間細(xì)線的長度l作為擺長；C．將石塊拉開一個(gè)大約SKIPIF1<0=5°的角度，然后由靜止釋放；D．從石塊擺至某一位置處開始計(jì)時(shí)，測(cè)出30次全振動(dòng)的總時(shí)間t，由SKIPIF1<0得出周期；E．改變ON間細(xì)線的長度再做幾次實(shí)驗(yàn)，記下相應(yīng)的l和T；F．根據(jù)公式SKIPIF1<0，分別計(jì)算出每組l和T對(duì)應(yīng)的重力加速度g，然后取平均值即可作為重力加速度的測(cè)量結(jié)果。（1）為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)從石塊擺到___________（選填“最低點(diǎn)”或“最高點(diǎn)”）位置開始計(jì)時(shí)。（2）小明用ON的長l為擺長，利用公式SKIPIF1<0求出的重力加速度的測(cè)量值比真實(shí)值___________（選填“偏大”或“偏小”）。（3）小明利用測(cè)出的多組擺長l和周期T的數(shù)值，作出T2-l圖像如圖乙所示，若圖像的斜率為k，則重力加速度的表達(dá)式是g=___________。【方法總結(jié)】注意事項(xiàng)1.選用1m左右的細(xì)線。2.懸線頂端不能晃動(dòng)，需用夾子夾住，保證