2021版江苏高考物理一轮复习（课件+教师用书+课后限时集训）：第十三章 振动 波动 (8份打包)

实验十八　用单摆测量重力加速度的大小 1．实验目的 用单摆测量重力加速度的大小。 2．实验原理 单摆在摆角很小(小于5°)时的摆动，可看成简谐运动，其固有周期T＝2π，通过实验方法测出摆长l和周期T，即可计算得到当地的重力加速度。 ，可得g＝ 3．实验器材 带孔小钢球一个、细线一条(约1 m长)、铁架台、米尺、停表、游标卡尺(或三角板)。 4．实验步骤 (1)让线的一端穿过小球上的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆。 (2)把线的上端固定在铁架台的铁夹上，让铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处做上标记。 (3)用米尺量出悬线长l′(准确到mm)，用游标卡尺(或米尺和三角板)测出摆球的直径d(准确到mm)，然后计算出悬点到球心的距离l＝l′＋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5°)，然后放开小球让它摆动，用停表测出单摆完成30或50次全振动的时间，计算出平均完成一次全振动的时间，这个时间就是单摆的振动周期。 (5)改变摆长重做几次。 (6)将实验器材放回原处。 5．注意事项 (1)实验所用的单摆应符合理论要求，即线要细且弹性要小，摆球用密度和质量较大的小球，并且要在摆角不超过5°的情况下进行实验。 (2)要使单摆在竖直平面内振动，不能使其形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。 (3)测量摆长时，摆长应为悬线长与摆球半径之和。 (4)测单摆周期时，应从摆球通过平衡位置开始计时，并且采用倒数到0开始计时的方法，4、3、2、1、0、1、2、3…在数“0”的同时按下秒表开始计时计数。 (5)要注意进行多次测量，并取平均值。 实验原理与操作 1．适当加长摆线可以使周期大些，减小摆长与周期的测量误差，从而减小实验误差。 2．摆线上端需牢固地固定于O点，振动中出现松动，使摆长变大。 3．测长度时用米尺测出单摆自然下垂时摆线长度。 1．实验小组的同学们用如图所示的装置做“用单摆测定重力加速度”的实验。 (1)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝________(用L、n、t表示)。 (2)实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的________(选填选项前的字母)。 A．长约1 m的细线 B．长约1 m的橡皮绳 C．直径约1 cm的均匀铁球 D．直径约10 cm的均匀木球 (3)选择好器材，将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上，应采用图________中所示的固定方式。 甲　　　　　　　　　　乙 (4)某实验小组组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是________(填字母代号)。 A．保证摆动过程中摆长不变 B．可使周期测量得更加准确 C．需要改变摆长时便于调节 D．保证摆球在同一竖直平面内摆动 (5)他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得从悬点到摆球的最低端的长度L＝0.9990 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图所示，则该摆球的直径为________ mm。 (6)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是________(选填选项前的字母)。 A．测出摆线长作为单摆的摆长 B．把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放，使之做简谐运动 C．在摆球经过平衡位置时开始计时 D．用秒表测量单摆完成1次全振动所用时间并作为单摆的周期 (7)甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期，他根据测量数据画出了如图所示的图象，但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量。你认为横坐标所代表的物理量是________(选填“l2”“l”或“”)，若图线斜率为k，则重力加速度g＝________(用k表示)。 (8)乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值，造成这一情况的原因可能是________(选填选项前的序号)。 A．开始摆动时振幅较小 B．开始计时时，过早按下停表 C．测量周期时，误将摆球(n－1)次全振动的时间记为n次全振动的时间 D．测量摆长时从悬点到小球下端边缘的距离为摆长 [解析]　(1)单摆的周期：T＝ 由单摆周期公式：T＝2π 可知，重力加速度：g＝；＝ (2)摆线选择较细且结实的线为便于测量周期和减小空气阻力，则选取1 m左右的细线，故选择A线；为了减小空气阻力的影响，摆球选择质量大体积小的，故选择C球；故选A、C； (3)为了避免运动过程中摆长发生变化，悬点要固定，不能松动，则为图乙； (4)这样做的目的就是为了便于调节摆长，把摆线夹得更紧一些，使摆动过程中摆长不变。因此A、C正确； (5)游标卡尺示数为d＝12.0 mm； (6)摆长等于摆线的长度加上摆球的半径，则A错误；把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释