高考物理实验 实验十三 探究单摆的运动 用单摆测重力加速度2

高考物理实验 实验十三 探究单摆的运动 用单摆测重力加速度2内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 教材实验练基础1(2012北京海淀模拟)某同学做 “用单摆测定重力加速度”的实验时，测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值。 造成这一情况的可能原因是()A测量摆长时，把悬挂状态的摆线长当成摆长B测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表，此后摆球第 30 次通过平衡位置时制动秒表，读出经历的时间为 t，并由计算式 T 求得周期始摆动时振幅过小D所用摆球的质量过大解析：选 B由 T2 得 g l，g 值偏大说明 l 偏大或 T 偏小，把悬挂状态的摆2使 l 偏小， g 值偏小，A 错；摆球第 30 次通过平衡位置时，实际上共完成 15 次全振动 2、，周期 T ，误认为 30 次全振动，T 变小引起 g 值明显偏大，B 对；单摆 、D 错误。 2在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)下面所给器材中，选用哪些器材较好，请把所选用器材前的字母依次填写在题后的横线上。 A长 1 m 左右的细线B长 30 右的细线C直径 2 铅球 D直径 2 铝球E秒表 F时钟G最小刻度是厘米的直尺H最小刻度是毫米的直尺所选用的器材是_。 (2)实验时对摆线偏离竖直线的偏角要求是_。 解析：本实验的原理：振动的单摆，当摆角小于 10时，其振动周期与摆长的平方根成正比，与重力加速度的平方根成反比，而与偏角的大小( 振幅) 、摆球的质量无关，周期光世昌老师高中物理精品资 3、源免费下载地址 2 ，变换这个公式可得 g4 2。 因此，本实验中测出单摆的摆长 l 和振动lg ，就可以求出当地的重力加速度 g 的值，本实验的目的是测量重力加速度 g 的值，而非验证单摆的振动规律。 因此实验中应选用较长的摆长 l，这样既能减小摆长的测量误差，又易于保证偏角 不大于 10，而且由于振动缓慢，方便计数和计时，故选 A。 本实验所用的实际摆要符合理论要求，摆长要有 1 m 左右，应选用不易伸长的细线，摆球直径要小于 2 选用较重的小球，故选 C。 由于重力加速度 g 与周期的平方成反比，周期 T 的测量误差对 g 的影响是较大的，所用计时工具应选精确度高一些的，故选 E。 由于摆长 l 4、 加上铅球的半径 r。 铅球半径用游标卡尺测量出(也可由教师测出后提供数据)，因此 l 应读数准确到毫米位，实验中应用米尺或钢卷尺来测量，故选 H。 答案：(1)A、C、E 、H(2)小于 10现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长 L，通过改变摆线的长度，测得 6 组 L 和对应的周期T，画出 LT 2 图线，然后在图线上选取 A、B 两个点，坐标如图实 1310 所示。 他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为 g_。 请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将_。 (填“偏大” “偏小”或“相同”)图实1310解析：由单摆的周期公式 5、T2 得 2 ，则 T 4 2 ，T 4 2 可得 gg 2A B 此式可知测得的 g 与某一次的摆长无关，与两次实验中的摆长差有关，所422B g 值与摆球重心在不在球心处无关。 答案： 相同42 2B 改进实验练能力单摆测定重力加速度”的实验中，已知单摆在摆动过程中的摆角小于 5；在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且记数为 1，到第 n 次经过最低点所用的时间为 t；在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为 L，再用螺旋测微器测得摆球的直径为 d(读数如图实1311 所示)。 图实1311(1)该单摆在摆动过程中的周期为_；(2)用上述物理 6、量的符号写出求重力加速度的一般表达式 g_；(3)从图实1311 可知，摆球的直径为_ 4)实验结束后，某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大，其原因可能是下述原因中的_。 A单摆的悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了B把 n 次摆动的时间误记为 (n1)次摆动的时间C以摆线长作为摆长来计算D以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算解析：(1)根据记数的方式可知，全振动的次数 N ，所以周期 T。 n 12 1(2)摆长 lL ，将 T 和 l 代入 g ，2g。 2n 12L d2)直径 d5.5 8.0 4)根据 g 分析，当悬点松动，摆线增长后，而代入公式中的 l 偏小，故 g 偏小 7、，42误；对 B 选项，T 变小， g 变大，B 正确；对 C 选项，l 变小，g 应偏小，C 错误；对D 选项，l 变大，g 应偏大，D 正确。 答案：(1) (2) (3)4)1 2n 12L d2 某同学想在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小约为 3 形不规则的大理石代替小球。 他设计的实验步骤是A将石块和细尼龙线系好，结点为 M，将尼龙线的上端固定于 O 点B用刻度尺测量 尼龙线的长度 L 作为摆长；C将石块拉开一个大约 5 的角度，然后由静止释放；D从摆球摆到最高点时开始计时，测出 30 次全振动的总时间 t，由 T 得出周期；变 尼龙线的长度再做几 8、次实验，记下每次相应的 l 和 T；F求出多次实验中测得的 l 和 T 的平均值，作为计算时用的数据，代入公式 g( )2出重力加速度 g。 (1)该同学以上实验步骤中有重大错误的是_。 (2)该同学用 长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小。 你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难。 解析：(1)摆长应为石块重心到悬点的距离，故 B 步骤错误；计时开始的位置应为摆球振动的平衡位置，故 D 步骤错误；在用公式 g( )2l 计算 g 时，应将各项的 l 和 T 单独代2g 值，不能求 l、T 的平均值再代入求解，故 F 步骤也错误。 (2)因为用 为摆长，比 9、摆的实际摆长偏小，因此计算出的重力加速度的值比实际值偏小。 可采用图象法，以 l 为横坐标，做出多次测量得到的 T2l 图线，求出图线斜率 k。 再由 k 得 g。 k 值不受悬点不确定因素的影响，因此可以解决42g 42案：(1)2)见解析3.(2012南昌期末)某同学利用如图实 1312 所示的装置测量当地的重力加速度。 实验步骤如下：光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 1312A按装置图安装好实验装置B用游标卡尺测量小球的直径 米尺测量悬线的长度 小球在竖直平面内小角度摆动。 当小球经过最低点时开始计时，并计数为 0，此后小球每经过最低点一次，依次计数 1、2、3当数到 20 时，停止计时， 10、测得时间为 次改变悬线长度，对应每个悬线长度都重复实验步骤 C、算出每个悬线长度对应的 纵坐标、l 为横坐标，作出 t2l 图线结合上述实验，完成下列任务：(1)用游标为 10 分度(测量值可准确到 0.1 卡尺测量小球的直径。 某次测量的示数如图实1313 所示，读出小球直径 d 的值为_实1313图实1314(2)该同学根据实验数据，利用计算机作出 t2l 图线如图实1314 所示。 根据图线拟合得到方程 此可以得出当地的重力加速度 g_m/s 2。 (取2 果保留 3 位有效数字)(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是_。 A不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时B开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数C不应作 t2l 图线，而应作 tl 图线D不应作 t2l 图线，而应作 l d)图线12解析：(1)依据游标卡尺读数规则知，d(15)5.2 世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)根据实验操作可知单摆周期 T ，由单摆周期公式得 2 ，所以 t2l ，参考拟合方程得 以 g m/s 2。 4002g 2002002g )根据实验操作和实验原理可知 D 选项说法正确。 答案：(1)2)(3)D。