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《高考物理第一轮总复习课件：实验十三》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、实验十三 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度知识要点归纳实验目的1.学会用单摆测定当地的重力加速度.2.能正确熟练地使用秒表和游标卡尺.实验原理实验器材带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台.过程分析导引实验步骤1.做单摆:选取一段1m左右的细线,让线的一端穿过小球上的小孔,然后打一个比小孔稍大一些的线结.把线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸出桌面之外,让摆球自由下垂,在单摆平衡位置处做上标记,如图12－3－1所示.图12－3－1当摆球摆动稳定后经过平衡位置时用秒表开始计时,测
2、量单摆全振动30次(或50次)的时间,求出一次全振动的时间,即单摆的振动周期.反复测量三次,计算出测得的周期的平均值.4.改变摆长,重做几次实验.数据处理法二:图像法图12－3－2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.即悬点是否固定,摆球是否可看作质点,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动以及测量哪段长度作为摆长等.只要注意了上面这些问题,就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度.2.偶然误差主要来自时间(即单摆周期)的测量上,因此要注意测准时间(周期).要从摆球通过平衡位置开始计时,并采用倒计时计数的
3、方法,即4,3,2,1,0,1,2,…在数“零”的同时按下秒表开始计时.不能多计或漏计摆动次数.为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值.注意事项1.选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线,长度一般在1m左右,小球应选用密度较大的金属球,直径应较小,最好不超过2cm.2.单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上,应夹紧在铁夹中,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象.3.注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°,可通过估算振幅的办法掌握.4.摆球摆动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆.5.计算单摆的振动次数时,应从摆球通过最低位置时开始计时
4、,以后摆球从同一方向通过最低位置时进行计数,且在数“零”的同时按下秒表,开始计时计数.秒表和游标卡尺的使用1.秒表的使用与读数(1)秒表的工作原理机械秒表将发条的弹性势能转化为指针的动能,使指针转动.(2)表盘刻度秒针指示的是大圆周的刻度,其最小分度值通常为0.1s,转一周历时30s;分针指示的是小圆周的刻度,其最小分度值常为0.5min,分针转一周历时15min.(3)秒表的读数小圆周读数不足0.5min即秒针转不到一周时,直接读大圆周上秒针读数;小圆周读数超过0.5min时,读数为小圆周上分针读数加上大圆周上秒针读数.(4)秒表的使用方法三次按下按
5、钮:一“走时”,二“停止”,三“复零”.机械秒表要先上好发条.2.游标卡尺的使用与读数(1)构造(如图12－3－3):主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内外测量爪)、游标尺上还有一个深度尺,尺身上还有一个紧固螺钉.图12－3－3(2)用途:测量厚度、长度、深度、内径、外径.(3)原理:利用主尺的最小分度与游标尺的最小分度的差值制成的一种测量长度的工具.(4)读数:若用x表示由主尺上读出的整毫米数,K表示从游标尺上读出与主尺上某一刻度线对齐的游标的格数,则记录结果表达为(x＋K×精确度)mm.实验典例探究题型1实验操作及误差分析例1在用单摆测定重力加速
6、度实验中,单摆的偏角θ应________,从摆球经过________开始计时,测出n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺量出摆线长为L,用游标卡尺测出摆球直径为D.(1)用上述数据的符号写出测量重力加速度的一般表达式g＝________.(2)实验中某同学发现他测出的重力加速度值总是偏大,其原因可能是()A.实验室地下可能有大型磁铁矿脉B.单摆所用的摆球太重C.测出n次全振动的时间为t,误作为(n＋1)次全振动的时间进行计算D.以摆球直径和摆线长度之和作为摆长进行运算【解析】 当偏角θ＜10°时,单摆的振动才可以认为是简谐运动;摆球经过平衡位置时速度大,用
7、时少,计时误差小,并且平衡位置容易确定.题型2实验数据的处理例2某同学在做利用单摆测重力加速度的实验中,先测得摆线长为97.50cm,摆球直径为2.0cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间,如图12－3－4所示,则:图12－3－4(1)该摆摆长为________cm,秒表的示数为________s.(2)实验中测得5种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录数据如下:l/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.902.002.20T2/s22.023.203.614.004.84试以l为横坐标、T2为纵坐标,作出T2－l的图像,并利
8、用此图像求出重力加速度.【答案】(1)98.5099.7(2)图像见解析9.86m/s2图12
