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选择性必修 第一册5 实验:用单摆测量重力加速度教学ppt课件
展开5.实验:用单摆测量重力加速度
【学习目标】1.明确用单摆测定重力加速度的原理和方法。2.知道如何选择实验器材,能熟练地使用停表。3.会用游标卡尺测量摆球的直径,会测量实际单摆的摆长。4.会测量单摆的振动时间,用平均值法求周期。5.会用平均值法、图像法求重力加速度。6.通过实验培养学生的动手操作能力,数据处理能力及实事求是的科学思想。
通过测量摆长、周期,利用公式g=______测出当地的重力加速度。
铁架台及铁夹、金属小球(上面有一个通过球心的小孔)、______、细线(长1 m左右)、刻度尺(最小刻度为1 mm)、__________。
3.实验设计——两个物理量的测量方法。(1)单摆长度的测量。用________测量单摆的线长,用__________测量摆球的直径。摆长即摆线静止时从悬点到球心间的距离。(2)单摆周期的测量。测出单摆n次全振动的总时间t,单摆周期为T=____。
某同学利用如图所示的装置测量当地的重力加速度。(1)测量周期从什么位置开始计时?(2)采用什么样的方法处理数据较好?提示:(1)小球通过最低位置时(2)图像法
二、数据收集与分析1.公式法:每改变一次摆长,将相应的l和T代入公式中求出g值,最后求出g的平均值。设计如下所示实验表格
(2020·浙江省诸暨中学高二期中)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中:(1)实验室已经提供的器材有:铁架台、夹子、秒表、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.分度值为1 cm的直尺F.分度值为1 mm的直尺
(2)有三位同学用铁架台搭建好单摆(如图所示)其中悬挂方式最佳的是图____。
(3)摆球直径用游标卡尺进行测量,测量方法和游标刻度如图所示,则摆球的直径是________cm。
(4)在做单摆实验时得到如图甲所示的单摆振动情形,O是它的平衡位置,B、C是摆球所能到达的左右最远位置。小明通过实验测得当地重力加速度为g=9.8 m/s2,并且根据实验情况绘制了单摆的振动图像如图乙所示。设图中单摆向右摆动为正方向,g≈π2,则下列选项正确的是( )A.此单摆的振动频率是0.5 HzB.根据图乙可知开始计时摆球在C点C.图中P点向正方向振动D.根据已知数据可以求得此单摆的摆长为1.0 m
解析:(1)(18+6×0.1)mm=18.6 mm(2)利用单摆测重力加速度时,选用的细绳伸缩性要小,尽可能长一些,这样减小测长度的误差,a对;摆球的质量大,体积小,可以减小阻力,b对;摆角不能大于5°,且从平衡位置开始计时,测量30~50次全振动的时间,c、d错,e对。
(2021·济南一中高二期中)在“用单摆测定重力加速度”的实验中:(1)用秒表测时间时为尽量减小误差,应从摆球通过________(选填“最高点”或“最低点”)时开始计时。
(2)若已知摆球直径为2.00 cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图甲所示,则单摆摆长是___________m。
(3)实验中若测定了40次全振动的时间如图乙秒表所示,则秒表读数是_______s,单摆摆动周期是_______s。为了提高测量精度,需多次改变l值,并测得相应的T值。现将测得的六组数据标示在以l为横坐标,以T2为纵坐标的坐标系上,即图中用“·”表示的点,则:
①单摆做简谐运动应满足的条件是_____________。②试根据图中给出的数据点作出T2和l的关系图线,根据图线可求出g=____________________m/s2。(结果取两位有效数字)
9.8(9.9也正确)
2.(2021·北京师大附中高二检测)小雷在做“利用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为97.20 cm;用20分度的游标卡尺测得小球直径如图所示,然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间。则:
(1)小球直径为________cm。(2)如果他在实验中误将49次全振动数为50次,测得的g值______(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
(3)他以摆长(L)为横坐标、周期的二次方(T2)为纵坐标作出了T2-L图线,由图像测得的图线的斜率为k,则测得的重力加速度g=____。(用题目中给定的字母表示)(4)小雷根据实验数据作出的图像如图所示,造成图像不过坐标原点的原因可能是____________________________。
测量摆长时未计入摆球的半径
1.(2020·浙江省嘉兴一中、湖州中学高二下学期期中)在“用单摆测定重力加速度”的实验中:(1)小博同学制作了如图所示的甲、乙、丙三个单摆,你认为他应选用____图来做实验;
(2)某同学用秒表测得单摆完成40次全振动的时间如图所示,则单摆的周期为_______s;
2.(2020·山东省滕州一中高二下学期检测)某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。
(1)他组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示。这样做的目的是____(填字母代号)。A.保证摆动过程中摆长不变 B.可使周期测量得更加准确C.需要改变摆长时便于调节 D.保证摆球在同一竖直平面内摆动
(2)正确组装单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺量出从悬点到摆球最低端的长度L=0.999 0 m,再用游标卡尺测出摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径为_______mm,单摆摆长l为___________m。(3)实验中,测出不同摆长l对应的周期值 ,作出T2-l图像,如图所示,已知图线上A、B两点的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),可求出g=______________。
(4)若该同学测摆长时把悬点到摆球最高端的长度当成了摆长,而其他测量、计算均无误,也不考虑实验误差,则用上述方法算得的g值和真实值相比是______的(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。解析:(1)在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,是为了防止摆动过程中摆长发生变化;如果需要改变摆长来探究摆长与周期关系时,方便调节摆长;故A正确,C正确;(2)该摆球的直径为12 mm+0.01 mm×0=12.0 mm,单摆摆长l为0.999 0 m-6.0 mm=0.993 0 m;
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