第七章 实验9 用单摆测量重力加速度（Word教参）-【优化指导】2024高考物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版 浙江专用）

实验9　用单摆测量重力加速度

实验器材

带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1 m)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．

实验操作

(1)做单摆：取约1 m长的细线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂．

(2)测摆长：用米尺量出摆线长l′(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D.

 

用游标卡尺测直径D时，将小球任意转动30°左右，多次测量再求平均值．

(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个很小角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆摆动N次(30～50次)的总时间t.

(4)重复：改变摆长，重做几次实验．

 

小球在同一竖直面内摆动，选择在小球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数．

 

数据记录及分析

1．计算摆长l和周期T

(1)摆长：l＝l′＋.

(2)周期：T＝.

2．计算重力加速度g

(1)公式法：根据多次实验的数据，由g＝求解每次实验的重力加速度g的值，再求平均值．

(2)图像法：根据g＝ 得T2＝ l，画出T2­l图像如图所示，

为一条过原点的直线，由图像算出直线的斜率k，由g＝求得重力加速度g.

命题点一　教材原型实验　　　　　　　　　　　　物理观念、科学探究

角度1　实验操作与注意事项

(2021·天津南开一模)根据单摆周期公式：T＝2π ，可以通过实验测量当地的重力加速度．如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆．

甲

乙

(1)(多选)组装单摆时，应在下列器材中选用________．

A．长度为1 m左右的细线

B．长度为30 cm左右的细线

C．直径约为1.8 cm的塑料球

D．直径约为1.8 cm的铁球

(2)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为______mm.

(3)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有________．

A．摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些

B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的

C．为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度

D．拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔Δt即为单摆周期T

E．拉开摆球，使摆线偏离平衡不大于5°，释放摆球，在摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50次全振动所用的时间Δt，则单摆周期T＝

答案：(1)AD　(2)19.4　(3)A、B、E

解析：(1)为了减小实验误差，实验中摆线的长度要适当长些，一是使单摆的周期大一些，有利于周期的测量，二是可以使单摆的摆动幅度大些，有利于实验观察，故选项A正确；为了减小空气阻力的影响，摆球应选择密度大、体积小的物体，故选项D正确．

(2) 游标卡尺的读数为(19＋4×0.1)mm＝19.4 mm.

(3)摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些，摆球尽量选择质量大些、体积小些的，都是为了更加符合单摆的构成条件，故A、B是正确的；摆线相距平衡位置的角度，以不大于5°为宜，故C是错误的；拉开摆球，使摆线偏