11三月2024高考調(diào)研高考物理總復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)用單擺測定重力加速度課件新人教選修三、實(shí)驗(yàn)器材帶孔小鋼球一個(gè)、細(xì)絲線一條(長約1m)、毫米刻度尺一把、秒表、游標(biāo)卡尺、帶鐵夾的鐵架臺(tái)．四、實(shí)驗(yàn)步驟1．做單擺：選取一段1m左右的細(xì)線，讓線的一端穿過小球上的小孔，然后打一個(gè)比小孔稍大一些的線結(jié)．把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上，把鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，使鐵夾伸出桌面之外，讓擺球自由下垂，在單擺平衡位置處做上標(biāo)記，如下圖所示．3．測周期：把此單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度，并使這個(gè)角度不大于5°，然后釋放小球．當(dāng)擺球擺動(dòng)穩(wěn)定后經(jīng)過平衡位置時(shí)用秒表開始計(jì)時(shí)，測量單擺全振動(dòng)30次(或50次)的時(shí)間，求出一次全振動(dòng)的時(shí)間，即單擺的振動(dòng)周期．反復(fù)測量三次，計(jì)算出測得的周期的平均值．6．分析與比較：將測得的重力加速度的值與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊闹当容^，分析誤差產(chǎn)生的原因．3．構(gòu)成單擺的條件：細(xì)線的質(zhì)量要小，彈性要?。灰x用體積小、密度大的小球，擺角不能超過5°.4．要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，不能形成圓錐擺，方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放．以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有()a．?dāng)[線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些b．?dāng)[球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的c．為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時(shí)拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度d．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置大于5°，在釋放擺球的同時(shí)開始計(jì)時(shí)，當(dāng)擺球回到開始位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，此時(shí)間間隔Δt即為單擺周期Te．拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時(shí)，記下擺球做50次全振動(dòng)所用的時(shí)間Δt，則單擺周期T＝Δt/50.【解析】該實(shí)驗(yàn)中，要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的擺線，長度要適當(dāng)長一些；且選擇體積比較小，密度較大的小球，故a、b項(xiàng)是正確的；擺球的周期與擺線的長短有關(guān)，與擺角無關(guān)，故c項(xiàng)錯(cuò)誤；拉開擺球，使擺線偏離平衡位置不大于5°，故d項(xiàng)錯(cuò)誤；釋放擺球，當(dāng)擺球振動(dòng)穩(wěn)定后，從平衡位置開始計(jì)時(shí)；要測量多個(gè)周期的時(shí)間，然后求平均值，故e項(xiàng)正確．故選擇a、b、e項(xiàng)．【答案】abe【觸類旁通】在做“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中，有人提出以下幾點(diǎn)建議：A．適當(dāng)加長擺線B．質(zhì)量相同、體積不同的擺球，應(yīng)選用體積較大的C．單擺偏離平衡位置的角度不能太大D．當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過一次全振動(dòng)后停止計(jì)時(shí)，用此時(shí)間間隔作為單擺振動(dòng)的周期其中對提高測量結(jié)果精確度有利的是________．【解析】單擺實(shí)驗(yàn)的精確度取決于實(shí)驗(yàn)裝置的理想化程度及相關(guān)物理量的測量精度．適當(dāng)加長擺線長度，有利于把擺球看成質(zhì)點(diǎn)，在擺角小于10°的條件下，擺球的空間位置變化較大，便于觀察，選項(xiàng)A對；擺球體積越大，所受空氣阻力越大，對質(zhì)量相同的擺球其影響越大，選項(xiàng)B錯(cuò)；擺角應(yīng)小于5°，選項(xiàng)C對；本實(shí)驗(yàn)采用累積法測量周期，若僅測量一次全振動(dòng)，由于擺球通過平衡位置時(shí)的速度較大，難以準(zhǔn)確記錄，且一次全振動(dòng)的時(shí)間太短，偶然誤差較大，選項(xiàng)D錯(cuò)．【答案】AC【名師點(diǎn)撥】本題中的“適當(dāng)加長”這種說法對選擇題來說一般不容易把握．這里有比較的含義，要用心體會(huì)．二、實(shí)驗(yàn)誤差的來源及分析1．本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求，即：懸點(diǎn)是否固定，是單擺還是復(fù)擺，球、線是否符合要求，振動(dòng)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)振動(dòng)以及測量哪段長度作為擺長等等．只要注意了上述這些方面，就可以使系統(tǒng)誤差減小到遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于偶然誤差而可忽略不計(jì)的程度．2．本實(shí)驗(yàn)偶然誤差主要來自時(shí)間(即單擺周期)的測量上，因此，要注意測準(zhǔn)時(shí)間(周期)，要從擺球通過平衡位置開始計(jì)時(shí)，并采用倒數(shù)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法，不能多記或漏記振動(dòng)次數(shù)，為了減小偶然誤差，應(yīng)進(jìn)行多次測量取平均值．【例2】(2012·天津)某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素．他組裝單擺時(shí)，在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，如圖所示．這樣做的目的是()A．保證擺動(dòng)過程中擺長不變B．可使周期測量得更加準(zhǔn)確C．需要改變擺長時(shí)便于調(diào)節(jié)D．保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)【解析】在擺線上端的懸點(diǎn)處，用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線，再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊，是為了防止擺動(dòng)過程中擺長發(fā)生變化，如果需要改變擺長來探究擺長與周期關(guān)系時(shí)，方便調(diào)節(jié)擺長，故A、C項(xiàng)正確．【答案】AC一、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理【例1】某同學(xué)利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，發(fā)現(xiàn)單擺靜止時(shí)擺球重心在球心的正下方，他仍將從懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)作擺長L，通過改變擺線的長度，測得6組L和對應(yīng)的周期T，畫出L-T2圖線，然后在圖線上選取A、B兩個(gè)點(diǎn)，坐標(biāo)如下圖所示．他采用恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)處理方法，則計(jì)算重力加速度的表達(dá)式應(yīng)為g＝________.請你判斷該同學(xué)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與擺球重心就在球心處的情況相比，將________．(填“偏大”“偏小”或“相同”)二、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)【例2】如圖甲所示，ABCDabcd為一放于水平面上的長方體槽，上端開口，ABba、CDdc兩面為銅板，其他面為絕緣板，槽中盛滿導(dǎo)電液體(設(shè)該液體導(dǎo)電時(shí)不發(fā)生電解)．現(xiàn)在質(zhì)量不計(jì)的細(xì)銅絲的下端固定一鐵球構(gòu)成一單擺，銅絲的上端可繞O點(diǎn)擺動(dòng)，O點(diǎn)在槽中心的正上方，擺球擺動(dòng)平面與AB垂直．在兩銅板上接上圖示的電源，電源內(nèi)阻可忽略，電動(dòng)勢E＝8V．將電源負(fù)極和細(xì)銅絲的上端點(diǎn)分別連接到記憶示波器的“地”和“Y”輸入端(記