(新課改省份專用)2020版高考物理一輪復習 第十三章 第3節(jié) 實驗:用單擺測量重力加速度的大小學案(含解析).doc
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第3節(jié) 實驗:用單擺測量重力加速度的大小 一、實驗?zāi)康? 1.練習使用秒表和刻度尺,測單擺的周期和擺長。 2.用單擺測出當?shù)刂亓铀俣萭。 二、實驗原理:T=2π ―→g=。 三、實驗器材:單擺、游標卡尺、 毫米刻度尺、秒表。 四、實驗步驟 1.做單擺:取約1 m長的細絲線穿過帶中心孔的小鋼球,并打一個比小孔大一些的結(jié),然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上,讓擺球自然下垂。 2.測擺長:用刻度尺量出擺線長l′(精確到毫米) ,用游標卡尺測出小球直徑D,則單擺的擺長l=l′+。 3.測周期:將單擺從平衡位置拉開一個角度(小于5),然后釋放小球,記下單擺擺動 30~50次的總時間,算出平均每擺動一次的時間,即為單擺的振動周期。 4.改變擺長,重做幾次實驗。 五、數(shù)據(jù)處理 1.公式法:g=l。 2.圖像法:畫lT2圖像。 六、注意事項 1.選用1 m左右的細線。 2.懸線頂端不能晃動,需用夾子夾住,保證頂點固定。 3.小球在同一豎直面內(nèi)擺動,且擺角小于5。 4.選擇在擺球擺到平衡位置處開始計時,并數(shù)準全振動的次數(shù)。 5.小球自然下垂時,用毫米刻度尺量出懸線長l′,用游標卡尺測量小球的直徑,然后算出擺球的半徑r,則擺長 l=l′+r。 [基礎(chǔ)考法] 1.根據(jù)單擺周期公式T=2π ,可以通過實驗測量當?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示,將細線的上端固定在鐵架臺上,下端系一小鋼球,就做成了單擺。 (1)用游標卡尺測量小鋼球直徑,示數(shù)如圖乙所示,讀數(shù)為________ mm。 (2)以下是實驗過程中的一些做法,其中正確的有________。 a.擺線要選擇細些的、伸縮性小些的,并且盡可能長一些 b.擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的 c.為了使擺的周期大一些,以方便測量,開始時拉開擺球,使擺線相距平衡位置有較大的角度 d.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5,在釋放擺球的同時開始計時,當擺球回到開始位置時停止計時,此時間間隔Δt即為單擺周期T e.拉開擺球,使擺線偏離平衡位置不大于5,釋放擺球,當擺球振動穩(wěn)定后,從平衡位置開始計時,記下擺球做50次全振動所用的時間Δt,則單擺周期T= 解析:(1)該游標尺為十分度的,根據(jù)讀數(shù)規(guī)則可讀出小鋼球直徑為18 mm+50.1 mm=18.5 mm。 (2)根據(jù)用單擺測量重力加速度的實驗要求可判斷a、b、e正確。 答案:(1)18.5 (2)abe 2.某同學利用單擺測量重力加速度的大小。 (1)為了使測量誤差盡量小,下列說法正確的是________。 A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球 B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線 C.實驗時須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動 D.擺長一定的情況下,擺的振幅盡量大 (2)如圖所示,在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1 m的單擺。實驗時,由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺,于是他先使擺球自然下垂,在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標記點,測出單擺的周期T1;然后保持懸點位置不變,設(shè)法將擺長縮短一些,再次使擺球自然下垂,用同樣方法在豎直立柱上做另一標記點,并測出單擺的周期T2;最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標記點之間的距離ΔL。用上述測量結(jié)果,寫出重力加速度的表達式g=________。 解析:(1)組裝單擺時,懸線應(yīng)選用不易伸長的細線;擺球選擇體積小、密度大的擺球;單擺擺動時在同一豎直面內(nèi)擺動,擺的振幅盡量小一些。選項B、C正確。 (2)設(shè)單擺的周期為T1時擺長為L1,周期為T2時擺長為L2 則T1=2π ① T2=2π ② 且L1-L2=ΔL③ 聯(lián)立①②③式得g=。 答案:(1)BC (2) 3.(1)在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗中,兩位同學用游標卡尺測量小球的直徑的操作如圖甲、乙所示。測量方法正確的是________(選填“甲”或“乙”)。 (2)實驗時,若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動,為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù),在擺球運動的最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻,如圖丙所示。光敏電阻與某一自動記錄儀相連,該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t的變化圖線如圖丁所示,則該單擺的振動周期為________。若保持懸點到小球頂點的繩長不變,改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進行實驗,則該單擺的周期將________(選填“變大”“不變”或“變小”),圖丁中的Δt將________(選填“變大”“不變”或“變小”)。 解析:(1)游標卡尺應(yīng)該用兩外測量爪對齊的地方測量,正確的是題圖乙。 (2)一個周期內(nèi)小球應(yīng)該兩次經(jīng)過最低點,使光敏電阻的阻值發(fā)生變化,故周期為t1+2t0-t1=2t0;小球的直徑變大后,擺長變長,根據(jù)T=2π 可知,周期變大;每次經(jīng)過最低點時小球的擋光的時間變長,即Δt變大。 答案:(1)乙 (2)2t0 變大 變大 4.某同學利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣龋l(fā)現(xiàn)單擺靜止時擺球重心在球心的正下方,他仍將從懸點到球心的距離當作擺長L,通過改變擺線的長度,測得6組L和對應(yīng)的周期T,畫出LT2圖線,然后在圖線上選取A、B兩個點,坐標如圖所示。他采用恰當?shù)臄?shù)據(jù)處理方法,則計算重力加速度的表達式應(yīng)為g=________(用圖中標注字母表示)。請你判斷該同學得到的實驗結(jié)果與擺球重心在球心處的情況相比,將________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。 解析:由單擺的周期公式T=2π ,得T2=4π2,則TA 2=4π2,TB2=4π2,可得g=,由此式可知測得的g與某一次實驗時的擺長無關(guān),與兩次實驗中的擺長差有關(guān),所以g值與擺球重心在不在球心處無關(guān)。 答案: 相同 5.利用單擺測當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛小? (1)利用游標卡尺測得金屬小球直徑如圖甲所示,小球直徑d=________cm。 (2)某同學測量數(shù)據(jù)如下表,請在圖乙中畫出LT2圖像。 L/m 0.400 0.500 0.600 0.800 1.200 T2/s2 1.60 2.10 2.40 3.20 4.80 由圖像可得重力加速度g=________m/s2(保留三位有效數(shù)字)。 (3)某同學在實驗過程中,擺長沒有加小球的半徑,其他操作無誤,那么他得到的實驗圖像可能是下列圖像中的________。 解析:(1)小球的直徑d=22 mm+0.1 mm6=22.6 mm=2.26 cm。 (2)LT2圖像如圖所示: 由T=2π 可得:L=T2,k= 對應(yīng)圖像可得:k==0.25 可解得:g=4π2k≈9.86 m/s2。 (3)在實驗中,若擺長沒有加小球的半徑,其他操作無誤, 可得:L=T2-。故可知B正確,A、C、D均錯誤。 答案:(1)2.26 (2)圖見解析 9.86 (3)B- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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