第12章 第3讲 实验：用单摆测量重力加速度的大小（课件PPT）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第3讲 实验：用单摆测量重力加速度的大小 开始 1 01 02 实验知能·系统归纳 迁移应用·发展素养 2 第3讲　实验：用单摆测量重力加速度的大小(基础实验) 一、理清原理与操作 续 表 二、掌握数据处理方法 三、扫描实验盲点 1．注意事项 (1)选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，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铁架台的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。 (3)注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的夹角要小于5°。可通过估算振幅的办法掌握。 (4)摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成圆锥摆。 (5)计算单摆的振动次数时，应从摆球通过平衡位置时开始计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方作一标记。以后摆球每次从同一方向通过平衡位置时进行计数，且在数“0”的同时按下秒表，开始计时计数。 2．误差分析 系统误差 主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即：悬点是否固定，摆球是否可视为质点，球、线是否符合要求，振幅是否足够小，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等 偶然误差 主要来自时间(即单摆周期)的测量。因此，要注意测准时间(周期)，要从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即4,3,2,1,0,1,2，…在数“0”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差，应多次测量后取平均值 1．(2023·山西太原模拟)用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。 (1)选用合适的器材组装成单摆后，主要步骤如下： ①将单摆上端细线固定在铁架台上。 ②让刻度尺的零刻度线对准摆线的悬点，测摆长L。 ③记录小球完成n次全振动所用的总时间t。 ④根据单摆周期公式计算重力加速度g的大小。 根据图2所示，测得的摆长L＝____________cm； 重力加速度测量值表达式g＝____________(用L、n、t表示)。 (2)为减小实验误差，多次改变摆长L，测量对应的单摆周期T， 用多组实验数据绘制T2-L图像，如图3所示。由图可知重力加 速度g＝________(用图中字母表示)。 (3)关于本实验，下列说法正确的是________(选填选项前的字母)。 A．需要用天平称出小球的质量 B．测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量 C．摆长一定的情况下，摆的振幅越大越好 (3)本实验通过单摆的周期来测量当地的重力加速度，不需要摆球的质量，故A错误；测量摆长时，要让小球静止悬挂再测量，可以更精确地测量出悬点到球心的距离，故B正确；单摆只有在摆角小于或等于5°时才能看作是简谐运动，故C错误。 2．在“用单摆测量重力加速度的大小”实验中，若均匀小球在垂直纸面的平面内做小幅度的摆动，悬点到小球顶点的细线长L，小球直径为d ，将激光器与传感器左右对准，分别置于摆球的平衡位置两侧，激光器连续向左发射激光束。在摆球摆动过程中，当摆球经过激光器与传感器之间时，传感器接收不到激光信号。将其信息输入计算机，经处理后画出相应图线。图甲为该装置示意图，图乙为所接收的光信号I随时间t变化的图线，横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，则： (1)在实验中，若摆线的长度L可以准确测量，摆球直径忘记测量，现使用同一摆球，多次改变摆线长度L，并测得每一次相应的摆动周期T，用作图法进行数据处理，下列说法中正确的是________。 A．L与T不是直线关系，不能通过作图法测出当地重力加速度的大小 B．L与T2是直线关系，图像与纵轴的交点绝对值表示摆球半径 C．L-T2是直线关系，其斜率与准确测量摆长L′和周期T作出L′-T2的图像斜率相同 D．L与T2是直线关系，但不能测出当地重力加速度的大小 (2)由上述已知量(L、d、t0、Δt)可以求出当地的重力加速度大小的计算公式g＝____________。 (3)关于上述实验，下列说法正确的是________。 A．为了使实验减小误差，应该让细线偏离竖直位置的夹角尽可能大些 B．实验中若增大摆球半径，时间间隔t0将变大 C．如果将摆球换成质量更小(半径不变)的塑料球，对实验不产生影响 D．如果将实验用的细线换成弹性细橡皮筋，对实验没有影响 3.根据单摆周期公式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。 (1)用分度值为毫米的直尺测得摆线长，用游标卡尺测得摆 球直径如图乙所示，读数为__________cm。 (2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的是____________。 A．摆线要选择细些的、长度不可改变、并且尽量长一些的 B．摆球尽量选择质量大些、体积小些的 C．为了使摆的周期