考点33 实验七 用单摆测量重力加速度 -（核心考点精讲+分层精练）-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（新高考专用）

考点33 实验七 用单摆测量重力加速度 1. 3年真题考点分布 题型 实验题 高考考点 1. 利用单摆测量重力加速度的基本实验要求； 2. 利用单摆测量重力加速度的数据处理和误差的考察； 3. 利用单摆测量重力加速度的实验创新与改进； 新高考 2023 陕西卷10题 2022 无 2021 无 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近3年新高考卷对于运动的描述考查共计1次，主要考查： 1.利用单摆测量重力加速度的基本实验要求； 2. 利用单摆测量重力加速度的数据处理和误差的考察； 3. 利用单摆测量重力加速度的实验创新与改进； 【备考策略】理解并掌握利用单摆测量加速度试验摆长的测量方法和利用时间测量工具测量物体中n次摆动的时间；掌握并利用公式求解当地的重力加速度。 【命题预测】本实验近3年新高考地区出现次数偏少，属于新高考中的冷门力学实验，2024年考生对于本实验花时间不要太多，但最基本的原理，数据处理和误差分析的方法还是必须要掌握的，毕竟本实验也是高考考纲必考的实验之一。 考法1 实验基本要求 1、 实验目的 用单摆测定重力加速度 二、实验原理 当摆角较小时，单摆做简谐运动，根据其周期公式可得，则测出单摆的摆长和周期即可测出重力加速度g. 三、实验器材 带孔小钢球一个、不易伸长的细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、停表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。 四、实验步骤 1．做单摆：取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球，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，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂。 2．测摆长：用米尺量出摆线长l0(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D，则单摆的摆长l＝l0＋。 3．测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆做30～50次全振动的总时间，算出平均一次全振动的时间，即单摆的振动周期。反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。 4．改变摆长，重做几次实验。 【典例1】（2023·浙江台州·校联考模拟预测）用图做“用单摆测量重力加速度”实验时 （1）下列实验操作正确的是 。 A．小球运动到最高点时开始计时 B．小球的摆角控制在以内 C．用天平测出小球的质量 D．测出单摆摆动5个周期的总时间，求得单摆的周期 （2）实验器材中没有小铁球，于是他用小铁块来代替小铁球进行实验。由于铁块形状不规则，无法测出摆长，他设计了如下的实验方法：先测出使用某一长度摆线时单摆的周期，然后将单摆的摆线缩短，再测出对应的周期。请写出重力加速度的表达式 （2023·全国·模拟预测）在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为，再用游标卡尺测量摆球的直径为D。 回答下列问题： （1）为了减小测量周期的误差，实验时需要在适当的位置做一标记，当摆球通过该标记时开始计时，该标记应该放置在摆球摆动的 。 A．最高点          B．最低点          C．任意位置 （2）该单摆的周期为 。 （3）若用表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝ 。 （4）如果测得的g值偏小，可能的原因是 。 A．测摆长时摆线拉得过紧 B．摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C．开始计时时，停表过迟按下 D．实验时误将49次全振动记为50次 （5）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、为纵坐标作出图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的图像是图乙中的 （选填“①”“②”或“③”）。 考法2 数据处理及规律方法 一、数据处理 1．公式法 将测得的几次的周期T和摆长l代入中算出重力加速度g的值，再算出g的平均值，即当地的重力加速度的值。 2．图像法 由单摆的周期公式可得l＝T2，因此以摆长l为纵轴，以T2为横轴作出的l－T2图像，是一条过原点的直线，如图所示，求出斜率k，即可求出g的值。＝k，k＝＝。 二、注意事项 1．选择摆线时应尽量选择细、轻且不易伸长的线，长度一般在1 m左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm。 2．单摆悬线的上端不可随意卷在杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的情况。 3．小球在同一竖直面内摆动不要形成圆锥摆，且摆角小于5°. 4．选择在摆球摆到平衡位置处开始计时，并数准全振动的次数． 5．小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长