第32講 實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)重力加速度（課件）-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)（新教材新高考）

教師：XXX2025年高考一輪復(fù)習(xí)講練測(cè)新教材新高考新教材新高考第32講實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度

01考情分析目標(biāo)導(dǎo)航02知識(shí)導(dǎo)圖思維引航03考點(diǎn)突破考法探究04真題練習(xí)命題洞見目錄contents01考情分析目標(biāo)導(dǎo)航復(fù)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)1.知道利用單擺測(cè)量重力加速度的原理。目標(biāo)2.掌握利用單擺測(cè)量重力加速度的方法。考情分析考情分析02知識(shí)導(dǎo)圖思維引航思維導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)量重力加速度原理與操作數(shù)據(jù)處理方法誤差分析偶然誤差系統(tǒng)誤差偶然誤差

主要來(lái)源于單擺模型本身是否符合要求。主要來(lái)自時(shí)間(即單擺周期)的測(cè)量。03考點(diǎn)探究考法突破教材原型實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)1拓展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)2考航導(dǎo)點(diǎn)考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)1

原理與操作原理裝置圖操作要領(lǐng)考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)公式法圖像法知識(shí)點(diǎn)2.數(shù)據(jù)處理方法知識(shí)點(diǎn)三、實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)1．選擇材料時(shí)應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長(zhǎng)的線，長(zhǎng)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(guò)2cm。2．單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵架臺(tái)的桿上，應(yīng)夾緊在鐵夾中，以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺線下滑、擺長(zhǎng)改變的現(xiàn)象。3．注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的夾角要小于5°?？赏ㄟ^(guò)估算振幅的辦法掌握。4．?dāng)[球振動(dòng)時(shí)，要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi)，不要形成圓錐擺。5．計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球通過(guò)平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)。為便于計(jì)時(shí)，可在擺球平衡位置的正下方作一標(biāo)記，以后擺球每次從同一方向通過(guò)平衡位置時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)“0”的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)?？键c(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)知識(shí)點(diǎn)4

誤差分析偶然誤差主要來(lái)源于單擺模型本身是否符合要求。即：懸點(diǎn)是否固定，擺球是否可視為質(zhì)點(diǎn)，球、線是否符合要求，振幅是否足夠小，擺動(dòng)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動(dòng)以及測(cè)量哪段長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)等。系統(tǒng)誤差為減小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)采用密度較大、體積較小的鐵球，為使單擺擺動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)不變化，擺線應(yīng)用不易形變的細(xì)絲線，懸點(diǎn)應(yīng)該用鐵夾來(lái)固定1.實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“用單擺測(cè)量重力加速度”的實(shí)驗(yàn)。(1)下列最合理的裝置是___。D考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)(2)為使重力加速度的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，下列做法合理的有____。BCA.測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)測(cè)量水平拉直后的擺線長(zhǎng)

B.在擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，必須保證懸點(diǎn)固定不動(dòng)C.擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，擺線與豎直方向的夾角不能太大

D.測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)該從擺球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)該測(cè)量豎直拉直后的擺線長(zhǎng)；擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，擺線與豎直方向的夾角不能太大，如擺角太大，將不能看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)該從擺球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，因?yàn)樽畹忘c(diǎn)位置擺球速度最大，相同的視覺距離誤差引起的時(shí)間誤差較小，則周期測(cè)量比較準(zhǔn)確。在擺球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，必須保證懸點(diǎn)固定不動(dòng)?？键c(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

C

9.86考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

2.在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：

低2.05考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)因?yàn)榭諝獾母×κ冀K豎直向上，小球受到的合力小于重力，加速度變小，振動(dòng)周期變大，故甲同學(xué)的說(shuō)法是正確的

(4)考慮到單擺振動(dòng)時(shí)空氣浮力的影響后，學(xué)生甲說(shuō)：“因?yàn)榭諝飧×εc擺球重力方向相反，它對(duì)球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動(dòng)周期變大?！睂W(xué)生乙說(shuō)：“浮力對(duì)擺球的影響好像用一個(gè)輕一些的擺球做實(shí)驗(yàn)，因此振動(dòng)周期不變”，這兩個(gè)學(xué)生中_____。：AA.甲的說(shuō)法正確

B.乙的說(shuō)法正確

C.兩學(xué)生的說(shuō)法都是錯(cuò)誤的

考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

(1)現(xiàn)有可選擇的測(cè)量工具如下，本實(shí)驗(yàn)不需要的測(cè)量工具是______。：BCA.秒表

B.時(shí)鐘

C.天平

D.毫米刻度尺

本實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量時(shí)間求出周期，并要測(cè)量筒的下端口到擺球球心的距離L，則所需要的測(cè)量工具是秒表和毫米刻度尺，不需要的測(cè)量工具為時(shí)鐘和天平。

：9.860.45

考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)4.用單擺測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)中：(1)同學(xué)甲有如下操作，其中正確的操作是________。

CD

數(shù)據(jù)組11.003060.62.0220.953059.41.9830.903054.71.8240.853055.71.8650.803054.51.82：平均值9.68考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

變小2t0考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)

考點(diǎn)二

探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)考點(diǎn)二

探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

次數(shù)111.02.521.870.731214.52.112.450.639319.01.833.190.560422.51.733.750.516525.51.624.220.487629.01.504.750.459

考點(diǎn)二

探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)(4)數(shù)據(jù)處理。在圖戊中以周期T為縱坐標(biāo)軸、以____________________為橫坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系，并把以上表格中相應(yīng)的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、作圖。

(5)得出結(jié)論。根據(jù)該圖線可知：_____________________________________________________________________________________________________。

考點(diǎn)二

探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

回答下列相關(guān)問(wèn)題：

考點(diǎn)二

探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

AB

A

考點(diǎn)二

探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)3.某智能手機(jī)中的“磁傳感器”功能可實(shí)時(shí)記錄手機(jī)附近磁場(chǎng)的變化，磁極越靠近手機(jī)，磁感應(yīng)強(qiáng)度越大。小寧同學(xué)在家里用手機(jī)、磁化的小球、支架、塑料夾子等實(shí)驗(yàn)器材組裝成如圖甲所示的裝置來(lái)測(cè)量重力加速度，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①把智能手機(jī)正面朝上放在懸點(diǎn)的正下方，接著往側(cè)邊拉開小球，并用夾子夾住。②打開夾子釋放小球，小球運(yùn)動(dòng)，取下夾子。③運(yùn)行手機(jī)“磁傳感器”功能，手機(jī)記錄磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化。④改變擺線長(zhǎng)和夾子的位置，測(cè)量出各次實(shí)驗(yàn)的擺線長(zhǎng)L及相應(yīng)的周期T。

考點(diǎn)二

探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

2.00(3)得到多組擺線長(zhǎng)L及相應(yīng)的周期T后，

9.97

1.8

04真題練習(xí)命題洞見

DA.用彈簧秤測(cè)出已知質(zhì)量的砝碼所受的重力B.測(cè)量單擺擺線長(zhǎng)度、擺球半徑以及擺動(dòng)周期C.從高處釋放一個(gè)重物、測(cè)量其下落高度和時(shí)間D.測(cè)量天宮實(shí)驗(yàn)室繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑在天宮實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，物體處于完全失重狀態(tài)，重力提供了物體繞地球勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，故ABC中的實(shí)驗(yàn)均無(wú)法得到天宮實(shí)驗(yàn)室軌道處的重力加速度。由重力提供繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力故通過(guò)測(cè)量天宮實(shí)驗(yàn)室繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期和軌道半徑可行。

該同學(xué)將振動(dòng)系統(tǒng)理想化為彈簧振子。已知彈簧振子的振動(dòng)周期，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，M為振子的質(zhì)量。(1)由步驟④，可知振動(dòng)周期

。

(2)設(shè)彈簧的原長(zhǎng)為l0，則l與g、l0、T的關(guān)系式為:l=

。

(4)本實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源包括_____（雙選，填標(biāo)號(hào)）。A．空氣阻力B．彈簧質(zhì)量不為零C．光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置AB彈簧振子的振動(dòng)周期公式可得振子的質(zhì)量再根據(jù)振子平衡時(shí)的平衡條件可得則l與g、l0、T的關(guān)系式為根據(jù)（2）整理可得圖像斜率，利用光電門與數(shù)字計(jì)時(shí)器的組合測(cè)量周期的原理：根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，只要從開始計(jì)時(shí)起，振子的速度第二次與開始計(jì)時(shí)的速度相等即為一個(gè)周期，與是否在平衡位置無(wú)關(guān)。

(1)制作單擺時(shí)，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中______不變；擺長(zhǎng)

1.06擺球直徑為

根據(jù)單擺的周期公式

可得單擺的擺長(zhǎng)為從平衡位置拉開5°的角度處釋放，可得振幅為以該位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為

10

積木左端兩次經(jīng)過(guò)參考點(diǎn)O為一個(gè)周期，當(dāng)積木左端某次與O點(diǎn)等高時(shí)記為第0次并開始計(jì)時(shí)，之后每計(jì)數(shù)一次，經(jīng)歷半個(gè)周期，可知，第20次時(shí)停止計(jì)時(shí)，這一過(guò)程中積木擺動(dòng)了10個(gè)周期。(3)換用其他積木重復(fù)上述操作，測(cè)得多組數(shù)據(jù)。為了探究T與D之間的函數(shù)關(guān)系，可用它們的自然對(duì)數(shù)作為橫、縱坐標(biāo)繪制圖像進(jìn)行研究，數(shù)據(jù)如下表所示：顏色紅橙黃綠青藍(lán)紫2.93922.78812.59532.48492.1971.792_________________________________________________

AA.

B.

C.

D.

由圖（d）可知，lnT和lnD與成線性關(guān)系，根據(jù)圖像可知，直線經(jīng)過(guò)(2.80,-0.5)與(1.80,-1.0)，帶入求解，則有(4)請(qǐng)寫出一條提高該實(shí)驗(yàn)精度的改進(jìn)措施：________。用游標(biāo)卡尺測(cè)量外徑D、換用更光滑的硬質(zhì)水平桌面、通過(guò)測(cè)量40次或60次左端與O點(diǎn)等高所用時(shí)間來(lái)求周期、適當(dāng)減小擺動(dòng)的幅度

(1)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是______。(多選)ABD

(2)組裝好裝置，用毫米刻度尺測(cè)量擺線長(zhǎng)度

，用螺旋測(cè)微器測(cè)量小鋼球直徑

。螺旋測(cè)微器示數(shù)如圖，小鋼球直徑

__________________mm，記擺長(zhǎng)。20.035/20.036/20.034小鋼球直徑為

9.87(4)若將擺線長(zhǎng)度誤認(rèn)為擺長(zhǎng)，仍用上述圖像法處理數(shù)據(jù)，得到的重力加速度值將______(填“偏大”“偏小”或“不變”)。不變根據(jù)上述圖像法處理數(shù)據(jù)，擺長(zhǎng)改變，圖線斜率不變，故得到的重力加速度值不變。

20

9.86

隨著擺線長(zhǎng)度l的增加，Δg逐漸減小

角度盤的大小一定，即在規(guī)定的位置安裝角度盤，測(cè)量的擺角準(zhǔn)確，但將角度盤固定在