高中物理復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)九用單擺測(cè)量重力加速度的大小課件

實(shí)驗(yàn)九用單擺測(cè)量重力加速度的大小

素養(yǎng)目標(biāo)1.知道利用單擺測(cè)量重力加速度的原理．2．掌握利用單擺測(cè)量重力加速度的方法．必備知識(shí)·自主落實(shí)一、實(shí)驗(yàn)思路與操作裝置圖和思路操作要領(lǐng)

注意事項(xiàng)(1)選用一米左右的細(xì)線．(2)懸線頂端不能晃動(dòng)，需用夾子夾住，保證頂點(diǎn)固定．(3)小球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)，且擺角小于5°.(4)選擇在擺球擺到平衡位置處開始計(jì)時(shí)，并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng)的次數(shù)．(5)小球自然下垂時(shí)，用毫米刻度尺量出懸線長(zhǎng)l′，用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長(zhǎng)l＝l′＋r.關(guān)鍵能力·分層突破考點(diǎn)一教材原型實(shí)驗(yàn)例1[2024·廣東東莞校聯(lián)考模擬]實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)室做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”的實(shí)驗(yàn)．(1)下列最合理的裝置是__________．D解析：(1)根據(jù)單擺理想模型可知，為減小空氣阻力的影響，擺球應(yīng)采用密度較大，體積較小的鐵球，為使單擺擺動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)不變化，擺線應(yīng)用不易形變的細(xì)線，懸點(diǎn)應(yīng)該用鐵夾來固定．故選D.(2)為使重力加速度的測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，下列做法合理的有__________．A．測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)測(cè)量水平拉直后的擺線長(zhǎng)B．在擺球運(yùn)動(dòng)過程中，必須保證懸點(diǎn)固定不動(dòng)C.擺球運(yùn)動(dòng)過程中，擺線與豎直方向的夾角不能太大D．測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)該從擺球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)BC

(3)某同學(xué)課后嘗試在家里做用單擺測(cè)量重力加速度的實(shí)驗(yàn)．由于沒有合適的擺球，于是他找到了一塊雞蛋大小、外形不規(guī)則的大理石塊代替小球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．如圖1所示，實(shí)驗(yàn)過程中他先將石塊用細(xì)線系好，結(jié)點(diǎn)為M，將細(xì)線的上端固定于O點(diǎn)．然后利用刻度尺測(cè)出OM間細(xì)線的長(zhǎng)度l作為擺長(zhǎng)，利用手機(jī)的秒表功能測(cè)出石塊做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期T.在測(cè)出幾組不同擺長(zhǎng)l對(duì)應(yīng)的周期T的數(shù)值后，他作出的T2-l圖像如圖2所示．

C9.86

(4)實(shí)驗(yàn)中，該同學(xué)測(cè)量擺長(zhǎng)使用繩長(zhǎng)，而非懸點(diǎn)到石塊重心之間的距離，這對(duì)重力加速度測(cè)量結(jié)果的影響：測(cè)量值__________真實(shí)值(填“>”“＝”或“<”)．＝

例2[2023·新課標(biāo)卷]一學(xué)生小組做“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”實(shí)驗(yàn)．(1)用實(shí)驗(yàn)室提供的螺旋測(cè)微器測(cè)量擺球直徑．首先，調(diào)節(jié)螺旋測(cè)微器，擰動(dòng)微調(diào)旋鈕使測(cè)微螺桿和測(cè)砧相觸時(shí)，發(fā)現(xiàn)固定刻度的橫線與可動(dòng)刻度上的零刻度線未對(duì)齊，如圖(a)所示，該示數(shù)為__________mm；螺旋測(cè)微器在夾有擺球時(shí)示數(shù)如圖(b)所示，該示數(shù)為__________mm，則擺球的直徑為__________mm.(2)單擺實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖如圖(c)所示，其中角度盤需要固定在桿上的確定點(diǎn)O處，擺線在角度盤上所指的示數(shù)為擺角的大?。魧⒔嵌缺P固定在O點(diǎn)上方，則擺線在角度盤上所指的示數(shù)為5°時(shí)，實(shí)際擺角__________5°(填“大于”或“小于”)．(3)某次實(shí)驗(yàn)所用單擺的擺線長(zhǎng)度為81.50cm，則擺長(zhǎng)為__________cm.實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到從擺球第1次經(jīng)過最低點(diǎn)到第61次經(jīng)過最低點(diǎn)的時(shí)間間隔為54.60s，則此單擺周期為__________s，該小組測(cè)得的重力加速度大小為__________m/s2(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字，π2取9.870)．0.00720.03420.027大于82.51.829.83

例3[2024·北京西城模擬]某同學(xué)在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中(1)該同學(xué)用游標(biāo)卡尺測(cè)得單擺小球的直徑為__________cm；同學(xué)用秒表記錄的時(shí)間如圖所示，則秒表的示數(shù)為__________s；1.07096.8解析：(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)得單擺小球的直徑為1cm＋0.05mm×14＝1.070cm同學(xué)用秒表記錄的時(shí)間為1min＋36.8s＝96.8s

B該同學(xué)又想出另一個(gè)辦法測(cè)重力加速度，他測(cè)出多組擺線長(zhǎng)L與周期T的數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，作出了T2-L的關(guān)系圖像如圖所示理論上T2-L是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，根據(jù)圖中數(shù)據(jù)，可算出重力加速度其值為________m/s2(取π2＝9.87，結(jié)果保留三位有效數(shù)字)，僅考慮該數(shù)據(jù)處理方法，他得到的加速度g與真實(shí)值相比________(填“偏大”“偏小”或“相同”)．9.87相同

(3)如果該同學(xué)測(cè)得的g值偏大，可能的原因是(

)A．測(cè)擺線長(zhǎng)時(shí)擺線拉得過緊B．開始計(jì)時(shí)時(shí)，秒表按下稍晚C．實(shí)驗(yàn)中將51次全振動(dòng)誤記為50次D．?dāng)[線上端未牢固地系于懸點(diǎn)，振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng)，使擺線長(zhǎng)度增加了AB

考點(diǎn)二探索創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)例4疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在學(xué)完單擺知識(shí)后，在家中利用手機(jī)等現(xiàn)有器材自主開展探究本地重力加速度的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置圖如圖所示：(1)下列最適合用作實(shí)驗(yàn)的物體是______；A．乒乓球B．小塑料球C．實(shí)心小鐵球C解析：(1)為了減小實(shí)驗(yàn)中空氣阻力的影響，應(yīng)該選密度大、體積小的實(shí)心小鐵球做實(shí)驗(yàn)，故選C.(2)選擇好器材，將符合實(shí)驗(yàn)要求的擺球用細(xì)線懸掛在固定裝置的橫桿上，則懸掛方式應(yīng)采用______；C解析：如果采用AB兩種方式固定單擺，在單擺擺動(dòng)過程中，單擺的懸點(diǎn)不固定，擺長(zhǎng)會(huì)發(fā)生改變；圖C所示方式單擺的懸點(diǎn)固定，單擺擺動(dòng)過程中擺長(zhǎng)不變，故選C.(3)手機(jī)2用于計(jì)時(shí)(計(jì)時(shí)格式為分：秒：毫秒)，手機(jī)1用于錄像．經(jīng)過正確的實(shí)驗(yàn)操作，完成錄像，然后從視頻中截取小球擺線第1次與豎線重合和第21次與豎線重合時(shí)的圖片，則該單擺的周期為T＝______s(計(jì)算結(jié)果取一位有效數(shù)字)；1

(4)因?yàn)榧抑袩o游標(biāo)卡尺，無法測(cè)量小球的直徑d，實(shí)驗(yàn)中將擺線長(zhǎng)作為擺長(zhǎng)l，測(cè)得多組周期T和l的數(shù)據(jù)，作出T2-l圖像，如圖所示：①實(shí)驗(yàn)得到的T2-l圖像是______(選填：“a”“b”或“c”)；②實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝______m/s2(計(jì)算結(jié)果取三位有效數(shù)字)．a(chǎn)9.87

例5在探究單擺運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中：(1)圖(a)是用力傳感器對(duì)單擺振動(dòng)過程進(jìn)行測(cè)量的裝置圖，圖(b)是與力傳感器連接的計(jì)算機(jī)屏幕所顯示的F-t圖像，根據(jù)圖(b)的信息可得，從t＝0時(shí)刻開始擺球第一次擺到最低點(diǎn)的時(shí)刻為________s，擺長(zhǎng)為________m(取π2＝10，重力加速度大小g取10m/s2)．0.50.64

(2)單擺振動(dòng)的回復(fù)力是________．A．?dāng)[球所受的重力B．?dāng)[球重力在垂直擺線方向上的分力C．?dāng)[線對(duì)擺球的拉力D．?dāng)[球所受重力和擺線對(duì)擺球拉力的合力(