高考物理一轮复习第7章实验9用单摆测量重力加速度的大小课件

这是一份高考物理一轮复习第7章实验9用单摆测量重力加速度的大小课件，共39页。PPT课件主要包含了实验储备·一览清，实验类型·全突破，答案ACEG，答案②，答案见解析，答案206，答案229，答案C，答案B，答案AC等内容，欢迎下载使用。

考向1　实验原理与操作 [典例1]　实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”的实验。
类型一 教材原型实验　多维探究
(1)实验室有如下器材可供选用： A．长约1 m的细线 B．长约1 m的橡皮绳 C．直径约2 cm的铁球 D．直径约2 cm的塑料球 E．米尺 F．时钟 G．停表 实验时需要从上述器材中选择：________(填写器材前面的字母)。
[解析]　实验时需要从上述器材中选择：A．长约1 m的细线；C．直径约2 cm的铁球； E．米尺； G．停表。故选ACEG。
(2)在挑选合适的器材制成单摆后他们开始实验，操作步骤如下： ①将单摆上端固定在铁架台上。 ②测得摆线长度，作为单摆的摆长。 ③在偏角较小的位置将小球由静止释放。 ④记录小球完成n次全振动所用的总时间t，得到单摆振动周期T＝ 。 ⑤根据单摆周期公式计算重力加速度的大小。 其中有一处操作不妥当的是________(填写操作步骤前面的序号)。
[解析]　其中步骤②中应该测得摆线长度加上摆球的半径作为单摆的摆长。
(3)发现(2)中操作步骤的不妥之处后，他们做了如下改进：让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动，测量其中两次实验时摆线的长度l1、l2和对应的周期T1、T2，通过计算也能得到重力加速度大小的测量值。请你写出该测量值的表达式g＝________。
(4)实验后同学们进行了反思。他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关，而实验中却要求摆角较小。请你简要说明其中的原因_________________________________________________________ _________________________________________________________。
考向2　数据处理与分析 [典例2]　某同学在用单摆测定重力加速度的实验中进行了如下的操作： (1)用游标卡尺测量摆球的直径如图甲所示，可读出摆球的直径为________ cm。把摆球用细线悬挂在铁架台上，测量摆线长，通过计算得到摆长l。
　　甲　　　　　　　　乙　　　　　　　丙
(2)用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为1，单摆每经过最低点计一次数，当数到n＝60时停表的示数如图乙所示，该单摆的周期是T＝________ s(结果保留三位有效数字)。
(3)测量出多组周期T、摆长l的数值后，画出T2-l图线如图丙所示，此图线斜率的物理意义是________。
(4)在(3)中，描点时若误将摆线长当作摆长，那么画出的直线将不通过原点，由图线斜率得到的重力加速度与原来相比，其大小_____。 A．偏大 B．偏小 C．不变 D．都有可能
类型二 拓展创新实验　多维探究
考向1　实验器材的创新 [典例3]　在探究单摆运动的实验中： (1)图(a)是用力传感器对单摆振动过程进行测量的装置图，图(b)是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F-t图像，根据图(b)的信息可得，从t＝0时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为________ s，摆长为________ m(取π2＝10，重力加速度大小g＝10 m/s2)。
(a)　　　　　　　　　　(b)
[答案]　0.5　0.64　
[解析]　单摆振动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力，而摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力在径向上提供向心力，选项B正确。
(2)单摆振动的回复力是________。 A．摆球所受的重力 B．摆球重力在垂直摆线方向上的分力 C．摆线对摆球的拉力 D．摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力
(3)某同学的操作步骤如下，其中正确的是________。 A．取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上端固定在铁架台上 B．用米尺量得细线长度l，测得摆长为l C．在摆线偏离竖直方向小于5°位置静止释放小球 D．让小球在水平面内做圆周运动，测得摆动周期，再根据公式计算重力加速度
创新点解读　本题的创新点有两处：(1)利用拉力传感器记录拉力随时间变化的F-t图像。(2)由F-t图像得到单摆振动的周期。
(1)由图像求出的重力加速度g＝________ m/s2(取π2＝9.87)；
[答案]　不变　偏小　
(3)某同学在家里做用单摆测定重力加速度的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块外形不规则的长条状的大理石块代替了摆球(如图乙)，以下实验步骤中存在错误或不当的步骤是________(只填写相应的步骤代号即可)。 A．将石块用细尼龙线系好，结点为N，将尼龙线的上端固定于O点 B．用刻度尺测量ON间尼龙线的长度l作为摆长 C．将石块拉开一个偏离竖直方向小于5°的角度，然后由静止释放
创新点解读　本题的创新点有两处：(1)用石块代替小球，但摆长意义不变。(2)T2-l图像不过坐标原点，但斜率的意义不变。
考向3　实验设计的创新 [典例5]　某小组在做“用单摆测定重力加速度”实验后，为进一步探究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆。通过查资料得知，这样做成的“复摆”做简谐运动的周期T＝ ，式中Ic为由该摆决定的常量，m为摆的质量，g为重力加速度，r为转轴到重心C的距离。如图甲所示，实验时在杆上不同位置打上多个小孔，将其中一个小孔穿在光滑水平轴O上，使杆做简谐运动，测量并记录r和相应的运动周期T；然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验，实验数据见表，并测得摆的质量m＝0.50 kg。
　甲　　　　　　　　　乙
(1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵轴表示________。
(2)Ic的国际单位为________，由拟合直线得到Ic的值为________(保留到小数点后两位)。
[答案]　kg·m2　0.17　
(3)若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。