2026届高考物理一轮复习课件 第八章 第3讲 实验 用单摆测量重力加速度的大小

这是一份2026届高考物理一轮复习课件 第八章 第3讲 实验 用单摆测量重力加速度的大小，共60页。PPT课件主要包含了数据处理，考点一，基础性实验，ACF，最低点，π2k，考点二，创新性实验，满分50分，课时作业等内容，欢迎下载使用。
一、装置与器材 带孔小钢球、伸缩性小的细线(约1 m长)、铁架台、铁夹、刻度尺、停表、游标卡尺。
二、实验步骤1.在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大的结,将细线穿过球上的小孔。2.把细线上端固定在铁架台的铁夹上,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂,在单摆平衡位置处做上标记。
4.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过5°),然后放开小球让它摆动,用停表测出单摆完成30～50次全振动的时间,计算出平均完成一次全振动的时间,即为单摆的振动周期。5.改变摆长,重做几次实验。
四、注意事项1.实验所用的单摆应符合理论要求,即线要细且弹性要小,摆球用密度和质量较大的小球,并且要在摆角不超过5°的情况下进行实验。2.要使单摆在竖直平面内振动,不能使其形成圆锥摆,方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。3.测量摆长时,摆长应为悬线长与摆球的半径之和。4.测量单摆周期时,应从摆球通过平衡位置开始计时,并且采用倒数到0开始计时的方法,4、3、2、1、0、1、2、3…在数“0”的同时按下停表开始计时计数。5.要注意进行多次测量,并取平均值。
五、误差分析1.系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求:(1)悬点是否固定;(2)小球与细线是否符合要求;(3)是单摆运动还是圆锥摆运动等。
2.本实验偶然误差的主要来源
(2)长度的测量:测量摆线长、摆球的直径读数时的误差等。
[例1] 【实验原理与操作】 (2025·江苏扬州开学考)某同学利用单摆测量当地的重力加速度。(1)实验室已经提供的器材有:铁架台、夹子、停表、游标卡尺。除此之外,还需要的器材有　　　　。 A.长度约为1 m的细线B.长度约为30 cm的细线C.直径约为2 cm的钢球D.直径约为2 cm的木球E.最小刻度为1 cm的直尺F.最小刻度为1 mm的直尺
【解析】 (1)为了减小误差,摆线应尽量长些;为了减小空气阻力对实验的影响,摆球应选择密度较大的钢球;实验中需要测量细线的长度,为了能够更加精确,应选择最小刻度为1 mm的直尺。故选ACF。
(2)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
【解析】 (2)当摆球运动至最低点时速度最大,以此作为计时标记位置,对时间的测量相对误差最小,故选B。
(3)用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达计时标记时开始计时并记为n=1,单摆每经过标记记一次数,当数到n=120时停表的示数如图甲所示,该单摆的周期是T=　　　　 s。(结果保留3位有效数字) 
(4)用最小刻度为1 mm的刻度尺测摆线长,测量情况如图乙所示。O为悬挂点,从图乙中可知单摆的摆线长为99.00 cm;用游标卡尺测量摆球的直径如图丙所示,则摆球的直径为　　　　 cm;单摆的摆长为　　　　 m。(第2空保留3位有效数字) 
(5)若用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=　　　　。 
[例2] 【实验数据处理与误差分析】 (2025·河南高考适应性考试)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,如图甲所示,然后将摆球拉离平衡位置。使细线与竖直方向成夹角θ(θL1)。 
5.(15分)(2025·江苏盐城模拟)科技文化节中,某兴趣小组做了如下实验。利用单摆测量重力加速度,实验操作如下:(1)使用50分度的游标卡尺测量钢球的直径,如图甲所示,钢球直径的读数为d=　　 mm。 
【解析】 (1)50分度的游标卡尺精确度为0.02 mm,则钢球直径的读数为d=13 mm+18×0.02 mm=13.36 mm。
(2)将器材按图乙方式连接,用刻度尺测量出悬点与钢球最上端间细线长度为l;使钢球按照图丙方式运动,摆角小于5°,钢球第1次经过最低点时开始计时,第n次经过最低点时的总时间为t,则重力加速度g=　　 　　　。(用测得的物理量表示) 
(3)若钢球实际按图丁方式在水平面内做圆周运动,但仍然视作单摆,则测量出的重力加速度值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。 
(4)该小组将钢球换成沙摆如图戊所示,薄木板被沿箭头方向水平拉出的过程中,漏斗漏出的沙在板上形成的一段曲线如图己所示,当沙摆摆动经过最低点时开始计时(记为第1次),当它第20次经过最低点时测得所需的时间为19 s(忽略摆长的变化),当地重力加速度g取10 m/s2,则:
①该沙摆的摆长约为　　　　 m(结果保留2位有效数字)。 
②由图己可知薄木板做的是匀加速运动,且加速度大小约为　　　 　 m/s2(结果保留2位有效数字)。