2026届高三物理一轮复习课件：实验 用单摆测重力加速度的大小

　高三一轮复习 用单摆测重力加速度的大小 实验 原理 当摆角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T=2π,由此得到g= ,因此,只要测出摆长l和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度g的值 返回 世纪金榜版权所有 实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理 方案一: 单摆模型 (1)安装:按照如图1所示原理图安装 装置。 (2)测摆长:如图2所示,用毫米刻度尺量 出摆线长l',用游标卡尺或螺旋测微器测 出小钢球直径D,则单摆的摆长l=_____。 (3)测周期:如图3所示,将单摆从平衡位置 拉开一个较小的角度(________),然后释 放小球,当小球摆到________时开始计 时,记下单摆做30~50次全振动的总时间, 算出单摆的振动周期。 注:可以利用秒表、光电门等测量 1.公式法:将测得的周期T和摆长l分别代入公式g=中算出重力加速度g的值,再算出g的平均值。 2.图像法:由T=2π得T2=l,以摆长l为横轴、以T2为纵轴作出T2−l图像,如图所示,图像的斜率 k==, 所以g= l'+ 小于5° 最低点 返回 世纪金榜版权所有 实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理 方案二: 类单摆 模型 (1)安装:按照原理图安装装置。 (2)测周期:钢球经过圆弧轨道_________ 时开始计时,可以利用秒表、光电门 等测量 同方案一 误差分析 1.单摆悬点没有固定,小球摆动过程中摆长变化; 2.小球未在同一竖直平面内摆动,形成圆锥摆; 3.测量摆长时多记或漏记小球半径; 4.测量周期时未从最低点开始计时,或多记、漏记全振动次数 最低点B 返回 世纪金榜版权所有 类型一　动脑求真—— 明原理 【典例1】学生实验小组利用单摆测量当地的重力加速度。实验器材有:铁架台、细线、摆球、秒表、卷尺等。完成下列问题: (1)实验时,将细线的一端连接摆球,另一端固定在铁架台上O点, 如图1所示。然后将摆球拉离平衡位置,使细线与竖直方向成夹角 θ(θ<5°),释放摆球,让单摆开始摆动。为了减小计时误差,应该 在摆球摆至____________(选填“最低点”或“最高点”)时开始计时。  【解析】(1)摆球经过最低点的位置时速度最大,在相等的距离误差上引起的时间误差最小,测的周期误差最小;所以为了减小测量周期的误差,摆球应选经过最低点的位置时开始计时; 最低点 返回 世纪金榜版权所有 (2)选取摆线长度为100.0 cm时,测得摆球摆动30个完整周期的时间(t)为 60.60 s。若将摆线长度视为摆长,求得重力加速度大小为_____m/s2。 (取π2=9.870,结果保留3位有效数字)  【解析】(2)根据题意可知小球摆动的周期T==2.02 s, 根据单摆周期公式T=2π,其中l=100.0 cm=1.000 m 代入数据可得g≈9.68 m/s2 9.68 返回 世纪金榜版权所有 类型二　动手求证—— 探真知 项目 错误操作及原因 正确操作 固定细 线悬点 　 细线悬点未用铁夹固定 　 细线悬点用铁夹固定 定摆长 　 测量摆长多加或少加小球半径 　 摆长应测量从悬点到 小球重心的距离 返回 世纪金榜版权所有 项目 错误操作及原因 正确操作 定运动 　 小球做圆锥摆运动 　 小球应在同一竖直面内摆动 返回 世纪金榜版权所有 【典例2】(2025·滨海新区模拟)在利用单摆实验测量重力加速度时,某同学想改变传统秒表计时的方式,改为使用霍尔元件和单片机进行计时。按图乙方式将霍尔元件置于磁性摆球静止时的正下方,当小球做单摆运动经过最低点时,霍尔传感器产生脉冲信号并发送给单片机,单片机接收信号并计时,并将数据传输给电脑和手机,实时显示测量结果并分析处理和存储数据。 返回 世纪金榜版权所有 (1)实验前,用刻度尺测出绳长为L,用游标尺上有20个小格的游标卡尺测量 摆球的直径,结果如图甲所示,可读出摆球的直径d=_____mm。  【解析】(1)由图甲可读出摆球的直径是d=5 mm+0.05×7 mm=5.35 mm。 5.35 返回 世纪金榜版权所有 (2)电脑将单片机传输的计时数据处理后得到电压的脉冲信号随时间t的变化 图线如图丙所示,则该单摆的周期为____。  【解析】(2)由题意可知,当小球做单摆运动经过最低点时,霍尔传感器产生脉 冲信号,因此由图丙可知相邻两个电压脉冲之间的时间间隔为半个周期,则该 单摆的周期为2t0。 2t0 返回 世纪金榜版权所有 (3)若某次实验找不到磁性小球,只有一个不规则的小磁铁,将小磁铁用细线悬 挂起来做成单摆,取不同摆长L1、L2,…、Ln,进行n次测量,得周期T1、T2,…、 Tn,以测量的绳长L为横坐标,T2为纵坐标,作出T2−L图线,如图丁所示,应为图线 ___(选填“a”“b”或“c”)。使用图像法处理数据测重力加速度,不规则小磁铁的重 心不确定,这对测量结果是否有影响?____(选填“是”或“否”)   a 否 返回 世纪金榜版权所有 【解析】(3)以测量的绳长L为横坐标,T2为纵坐标,设小磁铁的重心到固定小磁铁悬线的距离为d',可知单摆的摆长为L+d',由单摆的周期公式可得T2=L+ 可知T2−L图线应为图线a。 使用图像法处理数据测重力加速度, 不规则小磁铁的重心不确定,由T2=L+ 可知T2−L图线的斜率不变,则测量值g不变,因此这对测量结果没有影响,即否。 返回 世纪金榜版权所有 $