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选修1 第二章 机械振动
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实验:用单摆测量重力加速度
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使用次数:151
更新时间:2020-12-22
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1.

物理实验小组的同学做用单摆测重力加速度的实验.

1)实验室有如下器材可供选用:

A.长约1 m的细线

B.长约1 m的橡皮绳

C.直径约为2 cm的均匀铁球

D.直径约为5 cm的均匀木球

E.秒表

F.时钟

G.最小刻度为毫米的刻度尺

实验小组的同学需要从上述器材中选择________(填写器材前面的字母).

2)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点O为计时起点,ABCD均为30次全振动的图象,已知sin 5°0.087sin 15°0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号).

A           B

C            D

3)某同学利用单摆测重力加速度,测得的g值与真实值相比偏大,可能的原因是________

A.测摆长时记录的是摆线的长度

B.开始计时时,秒表过早按下

C.摆线上端未牢固地系于悬点,摆动中出现松动,使摆线长度增加了

D.实验中误将29次全振动数记为30

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题型:实验,探究题
知识点:实验:用单摆测量重力加速度
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【答案】

ACEG    A    D   

【详解】

1)需要从题给器材中选择:长约1 m的细线,直径约2 cm的均匀铁球,秒表(测量50次全振动的时间),最小刻度为毫米的刻度尺(测量摆长).

2)单摆振动的摆角θ≤5°,当θ时单摆振动的振幅Alsin 5°0.087 m8.7 cm,为计时准确,在摆球摆至平衡位置时开始计时,故四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是选项A.

3A.根据单摆的周期公式推导出重力加速度的表达式g.将摆线的长误认为摆长,即测量值偏小,所以重力加速度的测量值偏小,A错误;

B.开始计时时,秒表过早按下,周期的测量值大于真实值,所以重力加速度的测量值偏小,B错误;

C.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,即摆长L的测量值偏小,所以重力加速度的测量值就偏小,C错误;

D.设单摆29次全振动的时间为t,则单摆的周期T,若误计为30次,则T,即周期的测量值小于真实值,所以重力加速度的测量值偏大,D正确.

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 实验:探究单摆周期与摆长的关系 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的定义
探究单摆周期与摆长的关系:

实验目的:

1、探究单摆周期与摆长的关系。
2、能正确熟练地使用秒表。
实验原理:
测量摆长和摆的周期,得到一组数据;改变摆长,再得到几组数据。从中可以找出周期与摆长的关系。
实验器材:
带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。
实验步骤:
1、做单摆:取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,并把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂;
2、测摆长:用米尺量出摆线长l(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D(也精确到毫米),则单摆的摆长l′=l+
3、测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°),然后释放小球,记下单摆做30次~50次全振动的总时间,算出平均每一次全振动的时间,即为单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值;
4、改变摆长,重做几次实验。
数据处理:
1、先通过数据分析,对周期T与摆长l的定量关系做出猜测,例如可能是T∝l、T∝l2,或者
2、建立直角坐标系,用纵坐标表示周期T,横坐标表示l(或l2等),作出图象。如果这样作出的图象确实是一条直线,说明T∝l(或T∝l2等)。
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2 cm。
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、摆球振动时,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,为便于计时,可在摆球平衡位置的正下方作一标记。以后摆球每次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。
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,摆球是否可看做质点,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振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达到忽略不计的程度。
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。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的知识扩展
实验目的:
1、探究单摆周期与摆长的关系。
2、能正确熟练地使用秒表。
实验原理:
测量摆长和摆的周期,得到一组数据;改变摆长,再得到几组数据。从中可以找出周期与摆长的关系。
实验器材:
带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。
实验步骤:
1、做单摆:取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,并把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂;
2、测摆长:用米尺量出摆线长l(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D(也精确到毫米),则单摆的摆长l′=l+
3、测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°),然后释放小球,记下单摆做30次~50次全振动的总时间,算出平均每一次全振动的时间,即为单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值;
4、改变摆长,重做几次实验。
数据处理:
1、先通过数据分析,对周期T与摆长l的定量关系做出猜测,例如可能是T∝l、T∝l2,或者
2、建立直角坐标系,用纵坐标表示周期T,横坐标表示l(或l2等),作出图象。如果这样作出的图象确实是一条直线,说明T∝l(或T∝l2等)。
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2 cm。
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、摆球振动时,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,为便于计时,可在摆球平衡位置的正下方作一标记。以后摆球每次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。
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,摆球是否可看做质点,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振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达到忽略不计的程度。
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。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的教学目标
1、运用变量控制法探究单摆周期与质量、振幅、摆长的关系。
2、体会用图像法处理数据的直观性和优越性。
3、体会运用实验去探究科学真理的成功和喜悦。
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的考试要求
能力要求:应用
课时要求:90
考试频率:常考
分值比重:7

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类题推荐:
实验:用单摆测量重力加速度
难度:
使用次数:169
更新时间:2020-12-22
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1.

用单摆测定重力加速度的实验中:

1)组装单摆时,应在下列器材中选用______(选填选项前的字母)。

A、长度为1 m左右的细线            B、长度为30 cm左右的细线

C、直径为1.8 cm的塑料球           D、直径为1.8 cm的铁球

2)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。

组次

1

2

3

摆长L/cm

80.00

90.00

100.00

50次全振动时间t/s

90.0

95.5

100.5

振动周期T/s

1.80

1.91

重力加速度g/ m·s-2

9.74

9.73

请计算出第3组实验中的T=_______sg=_______m/s2

3)用多组实验数据做出T 2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的T 2-L图线的示意图如图中的abc所示,其中ab平行,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是______(选填选项前的字母)。

A、出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L

B、出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50

C、图线c对应的g值小于图线b对应的g

4)某同学进行测量时,由于只有一把量程为30 cm的刻度尺,于是他在距悬挂点O点小于30cmA处做了一个标记,保持该标记以下的细线长度不变,通过改变OA间细线长度以改变摆长。实验中,当OA间细线的长度分别为l1l2时,测得相应单摆的周期为T1T2。由此可得重力加速度g =______(用l1l2T1T2表示)。

题型:实验,探究题
知识点:实验:用单摆测量重力加速度
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