62 第13章 实验16 用单摆测量重力加速度（PPT课件）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

实验十六　用单摆测量重力加速度 第十三章　机械振动与机械波 基础梳理 夯根基 考点研析　提能力 课时精练(六十二)　用单摆测重力加速度 内容索引 01 基础梳理 夯根基 一、实验目的 1．知道利用单摆测量重力加速度的原理。 2．掌握利用单摆测量重力加速度的方法。 2．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。实验装置图如图所示。 三、实验步骤与操作 1．制单摆：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．固单摆：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。 4．测周期：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30～50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．变条件：改变摆长重做几次。 6．理器材：将实验器材放回原处。 六、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的半径之和。 4．测量单摆周期时，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”的同时按下停表开始计时计数。 5．要注意进行多次测量，并取平均值。 02 考点研析 提能力 教材原型实验 例1 (2022·山东青岛市质检)某同学用单摆测量重力加速度。 (1)实验时除用到停表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的________。 (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 √ √ (2)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。 (3)(多选)为了减少测量误差，下列做法正确的是________。 A．摆的振幅越大越好 B．摆球质量大些、体积小些 C．摆线尽量细些、长些、伸缩性小些 D．计时的起、止位置选在摆球达到的最高点处 √ √ (4)改变摆长，多次测量，得到周期平方与摆长的关系图像如图丙所示，所得结果与当地重力加速度值相符，但发现其延长线没有过原点，其原因可能是________。 A．测周期时多数了一个周期 B．测周期时少数了一个周期 C．测摆长时直接将摆线的长度作为摆长 D．测摆长时将摆线的长度加上摆球的直径作为摆长 √ 解析：　(1)为了便于测量周期和减小空气阻力，摆线选择较细且结实、无弹性的线，故选A；为了减小空气阻力的影响，摆球选择质量大、体积小的，故选C。 (2)为了避免运动过程中摆长发生变化，悬点要固定，不能松动，则选题图乙。 (3)单摆只有在最大摆角小于5°时，其运动才可以视为简谐运动，选项A错误；摆球的质量大些，体积小些，可以减小振动时空气阻力的影响，可以减小测量误差，选项B正确；摆线尽量细些，可减小摆线质量的影响，摆线尽量长些，可保证最大摆角小于5°，伸缩性小些，可使摆动过程中保持摆长不变，选项C正确；由于摆球在通过最低点位置时速度最大，计时的起、止位置选在摆球达到的最低点位置，有利于减小计时误差，选项D错误。 例2 实验小组的同学们用如图甲所示的装置做“用单摆测量重力加速度”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)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，如图乙所示，这样做的目的是________。(填选项前的字母) A．保持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 √ √ (3)他们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＝0．999 0 m，再用游标卡尺测量摆球直径，结果如图丙所示，则该摆球的直径为________ mm。 (4)将单摆正确悬挂后进行如下操作，其中正确的是________。(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．用停表测量摆球完成一次全振动所用时间并作为单摆的周期 √ √ (6)另一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________。(填选项前的字母) A．开始摆动时振幅较小 B．开始计