第十一章實(shí)驗(yàn)：探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系ppt課件

1、實(shí)驗(yàn)：探求單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系第十一章機(jī)械振動(dòng)知識(shí)內(nèi)容探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系考試屬性課時(shí)要求1.探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系.2.練習(xí)使用游標(biāo)卡尺.3.學(xué)會(huì)正確使用秒表.4.學(xué)會(huì)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).內(nèi)容索引技藝貯藏明確原理 提煉方法題型演練學(xué)以致用 實(shí)訓(xùn)演練達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān)技藝貯藏1.構(gòu)造：主尺、構(gòu)造：主尺、 (主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外丈量爪主尺和游標(biāo)尺上各有一個(gè)內(nèi)、外丈量爪)、游標(biāo)、游標(biāo)卡尺上還有一個(gè)深度尺卡尺上還有一個(gè)深度尺.(如圖如圖1所示所示)一、游標(biāo)卡尺圖1游標(biāo)尺2.用途：丈量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑用途：丈量厚度、長(zhǎng)度、深度、內(nèi)徑、外徑.3.原理：利用主尺的最小分

2、度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成原理：利用主尺的最小分度與游標(biāo)尺的最小分度的差值制成.不論游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的不論游標(biāo)尺上有多少個(gè)小等分刻度，它的刻度部分的總長(zhǎng)度比主尺上的同樣多的小等分刻度少同樣多的小等分刻度少1 mm.常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有常見的游標(biāo)卡尺的游標(biāo)尺上小等分刻度有10個(gè)的、個(gè)的、20個(gè)的、個(gè)的、50個(gè)的，其規(guī)格見下表：個(gè)的，其規(guī)格見下表：刻度格數(shù)(分度) 刻度總長(zhǎng)度 每小格與1 mm的差值精確度(可精確到)109 mm0.1 mm mm2019 mm0.05 mm mm5049 mm0.02 mm mm0.10.050.024.

3、讀數(shù)：假設(shè)用讀數(shù)：假設(shè)用x表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，表示從主尺上讀出的整毫米數(shù)，K表示從游標(biāo)尺上讀出表示從游標(biāo)尺上讀出與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，那么記錄結(jié)果表示為與主尺上某一刻度線對(duì)齊的游標(biāo)的格數(shù)，那么記錄結(jié)果表示為(xK準(zhǔn)確度準(zhǔn)確度)mm. 那么測(cè)出單擺的 和 ，即可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?1.實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理二、探求單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系擺長(zhǎng)l周期T2.實(shí)驗(yàn)器材實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)及鐵夾，金屬小球鐵架臺(tái)及鐵夾，金屬小球(有孔有孔)、秒表、細(xì)線、秒表、細(xì)線(1 m左右左右)、刻度尺、刻度尺、_.游標(biāo)卡尺3.實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟(1)讓細(xì)線穿過小球上的小孔，在細(xì)線的穿出端打一個(gè)稍大一些的線結(jié)，讓

4、細(xì)線穿過小球上的小孔，在細(xì)線的穿出端打一個(gè)稍大一些的線結(jié)，制成一個(gè)單擺制成一個(gè)單擺.(2)將鐵夾固定在鐵架臺(tái)上端，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，把單擺上端固定在將鐵夾固定在鐵架臺(tái)上端，鐵架臺(tái)放在實(shí)驗(yàn)桌邊，把單擺上端固定在鐵夾上，使擺球自在下垂鐵夾上，使擺球自在下垂.在單擺平衡位置處做上標(biāo)志在單擺平衡位置處做上標(biāo)志.(3)用刻度尺量出懸線長(zhǎng)用刻度尺量出懸線長(zhǎng)l(準(zhǔn)確到準(zhǔn)確到mm)，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑，用游標(biāo)卡尺測(cè)出擺球的直徑d(準(zhǔn)準(zhǔn)確到確到mm)，那么擺長(zhǎng)為，那么擺長(zhǎng)為l(4)把單擺拉開一個(gè)角度，角度不大于5，釋放擺球.擺球經(jīng)過最低位置時(shí)，用秒表開場(chǎng)計(jì)時(shí)，測(cè)出單擺全振動(dòng)30次(或50次)的時(shí)間，求出

5、_，即為單擺的振動(dòng)周期.(5)改動(dòng)擺長(zhǎng)，反復(fù)丈量幾次，將數(shù)據(jù)填入表格.一次全振動(dòng)的時(shí)間4.數(shù)據(jù)處置數(shù)據(jù)處置(1)平均值法，每改動(dòng)一次擺長(zhǎng)，將相應(yīng)的平均值法，每改動(dòng)一次擺長(zhǎng)，將相應(yīng)的l和和T代入公式中求出代入公式中求出g值，最值，最后求出后求出g的平均值的平均值.設(shè)計(jì)如下所示實(shí)驗(yàn)表格設(shè)計(jì)如下所示實(shí)驗(yàn)表格實(shí)驗(yàn)次數(shù) 擺長(zhǎng)l/m周期T/s重力加速度g/(ms2)重力加速度g的平均值/(ms2)123 5.本卷須知本卷須知(1)選擇細(xì)而不易伸長(zhǎng)的線，比如用單根尼龍絲、絲線等，長(zhǎng)度普通不應(yīng)選擇細(xì)而不易伸長(zhǎng)的線，比如用單根尼龍絲、絲線等，長(zhǎng)度普通不應(yīng)短于短于1 m，擺球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最

6、好不超越，擺球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小，最好不超越2 cm.(2)擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng)擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的角度應(yīng) .(3)擺球擺動(dòng)時(shí)，要使之堅(jiān)持在同一擺球擺動(dòng)時(shí)，要使之堅(jiān)持在同一 ，不要構(gòu)成圓錐擺，不要構(gòu)成圓錐擺.(4)計(jì)算單擺的全振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球經(jīng)過計(jì)算單擺的全振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球經(jīng)過 時(shí)開場(chǎng)計(jì)時(shí)，每當(dāng)時(shí)開場(chǎng)計(jì)時(shí)，每當(dāng)擺球從同一方向經(jīng)過擺球從同一方向經(jīng)過 時(shí)計(jì)數(shù)，要測(cè)時(shí)計(jì)數(shù)，要測(cè)n次次(如如30次或次或50次次)全振動(dòng)全振動(dòng)的時(shí)間的時(shí)間t，用取平均值的方法求周期，用取平均值的方法求周期很小豎直平面內(nèi)最低位置最低位置題型演練一、實(shí)驗(yàn)器材與本卷須知例例1(20

7、21浙江名校協(xié)作體高三第二學(xué)期考試浙江名校協(xié)作體高三第二學(xué)期考試)在在“單擺測(cè)重力加速度單擺測(cè)重力加速度實(shí)驗(yàn)中，丈量周期時(shí)，秒表指針如圖實(shí)驗(yàn)中，丈量周期時(shí)，秒表指針如圖2所示，讀數(shù)為所示，讀數(shù)為_ s.圖248.4答案其中懸掛最正確的是圖3中的_(填甲、乙、丙)，這樣做的目的是_(填選項(xiàng)前的字母代號(hào)).A.保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變B.可使周期丈量得更加準(zhǔn)確C.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)例例2(2021浙江名校新高考研討聯(lián)盟第三次聯(lián)考浙江名校新高考研討聯(lián)盟第三次聯(lián)考)某同窗在某同窗在“探求單擺周探求單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，在用鐵架搭建好單擺后先丈量擺線的長(zhǎng)度，其期與擺長(zhǎng)的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，在用鐵架

8、搭建好單擺后先丈量擺線的長(zhǎng)度，其過程如下：過程如下：圖3乙A答案某同窗采用了如圖4所示方法丈量擺長(zhǎng)：擺球直徑用游標(biāo)卡尺進(jìn)展丈量，丈量方法和游標(biāo)刻度如圖5所示，那么擺球的直徑是_ mm.本單擺的擺長(zhǎng)是_ m.(請(qǐng)留意單位，本空保管四位有效數(shù)字)圖4圖514.0014.060.483 00.484 5答案針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練(2021浙江浙江10月選考月選考24(1)在在“探求單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系探求單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，丈量單擺的周期時(shí)，圖的實(shí)驗(yàn)中，丈量單擺的周期時(shí)，圖6中中_(填填“甲甲“乙或乙或“丙丙)作作為計(jì)時(shí)開場(chǎng)與終止的位置更好些為計(jì)時(shí)開場(chǎng)與終止的位置更好些.圖6乙答案解析解析因小球

9、經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度較大，有利于計(jì)時(shí)解析因小球經(jīng)過平衡位置時(shí)的速度較大，有利于計(jì)時(shí).應(yīng)選乙應(yīng)選乙.二、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處置例例3(2021金華一中上學(xué)期高二第二次段考金華一中上學(xué)期高二第二次段考)某同窗探求單擺周期與擺長(zhǎng)某同窗探求單擺周期與擺長(zhǎng)關(guān)系，他用分度值為毫米的直尺測(cè)得擺線長(zhǎng)為關(guān)系，他用分度值為毫米的直尺測(cè)得擺線長(zhǎng)為89.40 cm，用游標(biāo)卡尺測(cè)得，用游標(biāo)卡尺測(cè)得擺球直徑如圖擺球直徑如圖7甲所示，讀數(shù)為甲所示，讀數(shù)為_ cm，擺長(zhǎng)為，擺長(zhǎng)為_ cm.用停表用停表記錄單擺做記錄單擺做30次全振動(dòng)所用的時(shí)間如圖次全振動(dòng)所用的時(shí)間如圖乙所示，那么停表讀數(shù)為乙所示，那么停表讀數(shù)為_ s，圖72.0505

10、7.090.425答案假設(shè)測(cè)得的g值偏大，能夠的緣由是_(填序號(hào)).A.計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)加的是擺球的直徑B.將擺線和擺球平放在桌面上，拉直后用米尺測(cè)出擺球球心到擺線某點(diǎn)O 間的長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)C.擺線上端未結(jié)實(shí)系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度添加(實(shí)驗(yàn)過 程中先測(cè)擺長(zhǎng)后測(cè)周期)D.實(shí)驗(yàn)中誤將30次全振動(dòng)記為31次答案解析AD解析游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為解析游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為2 cm，游標(biāo)尺上第，游標(biāo)尺上第10個(gè)刻度和主尺上某一個(gè)刻度和主尺上某一刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為刻度對(duì)齊，所以游標(biāo)讀數(shù)為100.05 mm0.50 mm，所以最終讀數(shù)為：，所以最終讀數(shù)為：2 cm0.050 cm2.050 cm；由

11、題圖乙可知：秒表的讀數(shù)t57.0 s；計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)用的是擺線長(zhǎng)加擺球的直徑，那么擺長(zhǎng)的丈量值偏大，重力加速度丈量值偏大，故A正確；用米尺測(cè)出擺球球心到擺線某點(diǎn)O間的長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)使擺長(zhǎng)的丈量值偏小，重力加速度丈量值偏小，故B錯(cuò)誤；擺線上端未結(jié)實(shí)系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度添加，那么擺長(zhǎng)的丈量值偏小，重力加速度丈量值偏小，故C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中誤將30次全振動(dòng)記為31次，那么周期的丈量值偏小，重力加速度丈量值偏大，故D正確.例例4(2021杭州高三第一學(xué)期質(zhì)檢杭州高三第一學(xué)期質(zhì)檢)(1)如圖如圖8甲所示為小金在進(jìn)展甲所示為小金在進(jìn)展“探求探求單擺擺長(zhǎng)和周期關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，用秒單擺擺長(zhǎng)和周期關(guān)系實(shí)驗(yàn)時(shí)，

12、用秒表記錄下單擺表記錄下單擺50次全振動(dòng)所用時(shí)間，次全振動(dòng)所用時(shí)間，由圖可知該次實(shí)驗(yàn)中由圖可知該次實(shí)驗(yàn)中50次全振動(dòng)所用次全振動(dòng)所用時(shí)間為時(shí)間為_ s.圖899.8答案(2)如圖乙所示，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，他這樣做的主要目的是_.A.便于丈量單擺周期B.保證擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變C.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng)答案(3)小金同窗以擺線的長(zhǎng)度(L)作為縱坐標(biāo)，以單擺周期的平方(T2)作為橫坐標(biāo)，作出LT2的圖象如圖丙所示，那么其作出的圖線是_(填“圖線1、“圖線2或“圖線3).假設(shè)作出的圖線的斜率為k，能否根據(jù)圖象得到當(dāng)?shù)氐闹亓?/p>

13、加速度？_. (假設(shè)不可以，填“否；假設(shè)可以求出，那么寫出其表達(dá)式).圖線242k答案達(dá)標(biāo)檢測(cè)1231.(實(shí)驗(yàn)器材與本卷須知)(2021寧波“十校聯(lián)考高三第一學(xué)期期末)在“用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中(1)以下關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的措施中正確的選項(xiàng)是A.擺角應(yīng)盡量大些B.擺線應(yīng)適當(dāng)長(zhǎng)些C.擺球應(yīng)選擇密度較大的實(shí)心金屬小球D.用停表丈量周期時(shí)，應(yīng)從擺球擺至最高點(diǎn)時(shí)開場(chǎng)計(jì)時(shí)答案(2)用50分度的游標(biāo)卡尺丈量小球的直徑，如圖9所示的讀數(shù)是_ mm，用停表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間如圖10所示，停表讀數(shù)為_ s.答案圖10圖917.4617.54100.2123(3)思索到單擺振動(dòng)時(shí)空氣浮力的影響后，同窗甲

14、說：由于空氣浮力與擺球重力方向相反，它對(duì)球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動(dòng)周期變大，乙同窗說：浮力對(duì)擺球的影響好似用一個(gè)輕一些的擺球做實(shí)驗(yàn)，因此振動(dòng)周期不變，這兩個(gè)同窗的說法中_.A.甲正確B.乙正確C.都錯(cuò)誤答案123(1)測(cè)單擺周期時(shí)，為減小丈量誤差，應(yīng)_.A.以平衡位置作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)B.以最大位移處作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)C.可以以恣意位置作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)答案2.(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處置)(2021溫州“十五校結(jié)合體高二第一學(xué)期期末)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)安裝如圖11甲所示.關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，有以下步驟：圖11123(2)測(cè)出擺線長(zhǎng)L，小球直徑d，及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，那么重力加速度g_.(用L、d、

15、n、t表示)(3)如圖12所示，用游標(biāo)卡尺測(cè)得小球的直徑為_ mm.圖1220.3答案123(4)某同窗在實(shí)驗(yàn)時(shí)忘了丈量小球直徑，但是改動(dòng)擺線長(zhǎng)度做了多次丈量，得到多組T與L的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)，該同窗能否求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?？_.(填“能或“不能)能答案1233.(實(shí)驗(yàn)綜合調(diào)查)(2021嘉興市高二第一學(xué)期期末)某同窗用實(shí)驗(yàn)的方法“探求單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系.(1)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在以下器材中選用_ 較為適宜A.長(zhǎng)度為1 m左右的細(xì)線B.長(zhǎng)度為30 cm左右的細(xì)線C.直徑為1.8 cm左右的塑料球D.直徑為1.8 cm左右的鐵球答案解析解析為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇解析為減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選擇1 m左右的擺線，為減小空氣阻力影響，左右的擺線，為減小空氣阻力影響，擺球應(yīng)選質(zhì)量大而體積小的金屬球，因此需求的實(shí)驗(yàn)器材是擺球應(yīng)選質(zhì)量大而體積小的金屬球，因此需求的實(shí)驗(yàn)器材是