高考一轮复习课件：实验：探究单摆周期与摆长关系 测重力加速度.ppt

* * [实验器材]长约1m的细线一条、较重的带孔小球一个、带有铁夹的铁架台一个、毫米刻度尺一根、秒表一块、游标卡尺一个． [实验步骤] 1．让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个比孔大一些的线结，做成单摆． 2．把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸出桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记． 3．用米尺量出悬线长l，用游标卡尺测出摆球的直径d，然后计算出悬点到球心的距离L＝l＋d/2即为摆长． 4．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过10°)，然后放开小球让它摆动，用秒表测出单摆完成30～50次全振动的时间t，计算出平均完成一次全振动的时间T＝t/n，这个时间就是单摆的振动周期． 5．改变摆长，重做几次实验． 1.“探究单摆周期与摆长的关系”的实验过程 问题：探究单摆周期与摆长的关系实验中要注意哪些事项？ 解答：(1)实验所用的单摆应符合理论要求，即：线的弹性要小，摆球用密度大、体积小的小球，并且要在摆角小于10°的情况下进行实验； (2)摆球的悬点要固定，即用铁夹夹紧，以免摆球摆动时摆线长度变化． (3)要使单摆在竖直平面内摆动，不能形成锥摆． (4)计算单摆的振动次数时，应以摆球通过平衡位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数．并且要测30次或50次全振动的总时间，然后除以次数得周期，如此反复三次，求周期平均值才可以作为单摆周期． 例1：一个学生利用单摆做测定重力加速度的实验．他的具体做法如下： (1)取一根丝线，一端穿过摆球的小孔，然后打一个结，另一端缠绕在铁架台的夹子夹着的细铁棒上； (2)用米尺量得的丝线长20cm作为摆长； (3)将摆球向一侧偏离15°后放开摆球； (4)在放开摆球的同时开始计时； (5)记下摆球完成一次全振动的时间作为周期T； (6)把所得数据代入公式g＝4π2L/T2即可； 请对该学生的实验作出评价意见． 解析：该学生实验每一步都有错误： (1)不能将丝线缠绕在小棒上，这样悬点不固定，摆长会随着摆动而发生变化．正确的做法应该是用夹子夹住，使悬点固定； (2)20cm的摆长太短，一般应使摆长L远大于摆球的直径d，取1m左右为宜；计算摆长应加上摆球半径； (3)偏角大于10°，不符合简谐运动的要求，应使摆动偏角不超过10°； (4)放开手计时，不容易做到同步计时，应让小球摆至最低点即平衡位置计时(同时在平衡位置下面放置一标志物)； (5)用一次全振动的时间作为周期，误差很大，应用累积法，让摆球摆动30～50次，测出总时间t，再求出周期T＝t/n(n为全振动的次数)； (6)一般实验要重复几次，取记录数据算出结果的平均值为最后测量的结果． 点评：3－4部分实验相对较多，所以复习时不能掉以轻心，鉴于高考考纲的要求，复习时重在基础． 警示：秒表读数和计算单摆周期都是易错点． 2.“探究单摆周期与摆长的关系”的数据处理 例2：(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g＝__________.若已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图12－5－1(a)所示，则单摆摆长是__________cm.若测定了40次全振动的时间如图12－5－1(b)中的秒表所示，则秒表读数是__________s．单摆摆动周期是__________s. 图12－5－1 (2)某同学在实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下 4.84 4.00 3.61 3.20 2.02 T2/s2 2.20 2.00 1.90 1.79 1.42 T/s 1.2 1.0 0.9 0.8 0.5 L/m 以L为横坐标，T2为纵坐标，作出 T2－L图线，并利用此图线求重力加速度． 答案：4π2L/T2；87.40；75.2；1.88 ． 点评: 数据处理是本题的重点，刻度尺的读数要注意读对，数据后面的单位也要注意．秒表读数前要注意秒表表盘的意义． 3.“探究单摆周期与摆长的关系”的误差分析 问题：实验中有哪些措施有助于减小实验误差？ 解答：(1)测周期的方法 ①开始计时位置：平衡位置，此处的速度大，参考位置易确定，最高点位置不确定，速度