5 实验 用单摆测量重力加速度公开课教案教学设计课件资料.docx

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1、5实验:用单摆测量重力加速度课时训练1.（2023丽水期末）某同学在做“用单摆测量重力加速度”实验时:（1）关于该实验的下列说法中正确的有（多选）。.由于摆球质量不影响实验结果,可以选择乒乓球代替小钢球B.摆球摆动过程中要求偏角较小C.为了减小实验误差,应选择小球摆到最低位置开始计时D.用铁夹夹住摆线而不是直接缠绕在铁架上的主要目的是确保摆长不变在某次实验过程中，测得摆长为1.20m时,完成40个完整周期总用时88.0s,则当地的重力加速度值为ms20（结果保留2位小数）在测量摆长时,该同学误将摆线长直接当摆长进行处理,结果得到如图所示的T11图线,那么他用该图线求得的重力加速度值与真实值相比

2、（选填“偏大”“偏小”或“不变”解析：（1）虽然单摆的周期和摆球质量无关,但为了尽量减小阻力对实验的影响,摆球应选择密度大的小钢球,而不能选择密度小的乒乓球,故A错误;为了使摆球做简谐运动,摆球摆动过程中要求偏角较小,故B正确;摆球摆到最低点时速度最大,通过相同的距离所用时间最短，所以为了减小实验误差,应选择小球摆到最低位置开始计时,故C正确;用铁夹夹住摆线而不是直接缠绕在铁架上的主要目的是确保摆长不变,故D正确。根据单摆周期公式T=2聒可得g=M=誓-9.78ms2o若误将摆线长直接当摆长进行处理，居则有T=2j，整理得丁2二也十出，99根据上式可知题中所述的失误对所作图线的斜率无影响,所以

3、他用该图线求得的重力加速度值与真实值相比不变。答案：(I)BCD(2)9.78(3)不变2.在做“探究单摆周期与摆长的关系”实验时：(1)为了利用单摆较准确地测出重力加速度，可供选用的器材为.20Cn1长的细线、小木球、秒表、米尺、铁架台B. 100C1n长的细线、小钢球、秒表、米尺、铁架台C. 100C1n长的细线、大木球、秒表、量程为50Crn的刻度尺、铁架台D. 10Cn1长的细线、大钢球、大挂钟、米尺、铁架台为了减小测量周期的误差,摆球应在经过最(选填“高”或“低”)点的位置时开始计时,并计数为零,摆球每次通过该位置时计数加1,当计数为60时,所用的时间为t秒,则单摆周期为So(3)实

4、验时某同学测得的重力加速度g值偏小,其原因可能是O.摆球太重B.计算时误将小球的直径与摆线长相加C.测出n次全振动时间为t,误作为(n+1)次全振动时间进行计算D.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了有两位同学利用假期分别参观北京大学和浙江大学的物理实验室,各自在那里利用传感器较为准确地探究了“单摆的周期T与摆长1的关系并绘制了T2-I图像如图甲所示,去浙江大学的同学所测实验结果对应的图线是(选填A”或B”)，另外在浙江大学做探究的同学还利用计算机绘制了a、b两种单摆的振动图像,如图乙所示，由图可知a、b两单摆的摆长之比为o解析：(1)实验中应采用长Irn左右,且不能形

5、变的细线,小球选用密度大的金属球,故选B0摆球经过最低点时速度最大,在相等的距离误差上引起的时间误差最小,测的周期误差最小。所以为了减小测量周期的误差,摆球应选经过最低点位置时开始计时；由题分析可知,单摆全振动的次数为N=7=30,则周期为T=So30摆球受的重力越大,受空气阻力越小,则误差越小,故A错误;计算时误将小球的直径与摆线长相加,则摆长测量值偏大,根据T=2可知g二黑,则重力加速度的测量值偏大,故B错误;实验中误将n次全振动记为n1次,根据T，求出的周期变小,g偏大,故C错误;摆线n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，1的测量值偏小,依据g=黑可知得到的g值偏小,

6、故D正确。(4)由T=2R得丁至1知T2-I图像的斜率越大,则重力加速度越gg小，因为浙江当地的重力加速度小于北京,则浙江的同学所测实验结果对应的图线的斜率大,应该是A图线；由振动图线知,两单摆的周期之比为鲁;,由T二21知,两单摆摆长之比Tb37gIb9答案：(I)B(2)低5(3)D(4)A4：9303.如图甲所示,某同学利用双线摆和光电计数器测量当地的重力加速度。已知每根悬线长为d,两悬点间相距s,金属小球半径为r,AB为光电计数器。现将小球垂直于纸面向外拉动,使悬线偏离竖直方向一个较小的角度并由静止释放，同时,启动光电计数器，当小球第一次经过图中虚线(光束)位置0时，由A射向B的光束被

7、挡住,计数器计数一次,显示为“1”，同时计时器开始计时。然后每当小球经过点O时,计数器都计数一次。当计数器上显示的计数次数刚好为n时,所用的时间为t,由此可知：(1)双线摆的振动周期T=,双线摆的等效摆长1=依据公式g=代入周期T和等效摆长1的值,即可求出重力加速度。该同学在实验中,测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录数据见表。实验次数123451/m0.500.800.901.001.20T/s1.411.791.902.012.19T2s21.993.203.614.044.80以1为横坐标,T?为纵坐标,在图乙中作出T11图像,并利用此图像求得重力加速度g=ms2o(结果保留3位有

8、效数字)解析：（1）由题意可知，时间t内，单摆完成全振动的次数为法,单摆的周期丁二*三；n-双线摆的等效摆长为1=r+由单摆周期公式T=2由单摆周期公式T=2n,为方便实验数据处理,T11是一条直线,探究T、1的关系应作出T2-1图像,如图所示。斜率k=乎解得g9.86ms2答案：(1),Td2一2(2)图见解析9.864 .甲、乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度，甲组同学采用图甲所示的实验装置。（1）为比较准确地测量出当地重力加速度的数值,除秒表外,在下列器材中,还应该选用（多选,用器材前的字母表示）。.长度接近1m的细绳B.长度为30Cm左右的细绳C.直径为1.8Cm的塑料球D.直径

9、为1.8C1n的铁球E.最小刻度为1cm的米尺F.最小刻度为1mm的米尺该组同学先测出悬点到小球球心的距离1,然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t,请写出重力加速度的表达式g=（用所测物理量表示）。乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器,如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动,速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v_t图线。由图丙可知,该单摆的周期T=s;更换摆线长度后，多次测量,根据实验数据,利用计算机作出T2_1（周期平方一摆长）图线,并根据图线拟合得到方程T2=4.0410.035,由此可以得出当地的重力加速度g=ms2o（取2=9.

10、86,结果保留3位有效数字）解析：（1）根据T=2E得g*,知需要测量摆长,摆长等于摆线的长度和摆球的半径之和,所以选择长近1m的细线,铁球的密度大,阻力小,所以选择直径为18cm的铁球,需要测量摆长和摆球的直径，所以需要最小刻度为1mm的米尺和游标卡尺。故选A、D、F0根据T=2得g二萼,又因为H联立得小空巴。根据简谐运动的图线知,单摆的周期T=2.0So根据T二2“得T2-1,知图线的斜率k-=4.04,解得g9.76ms2o99答案：（I）ADF（2）如部（3）2.09.765 .在“用单摆测量重力加速度”的实验中：（1）某同学制作了如图所示的甲、乙、丙三个单摆，你认为他应选用来做实验。

11、实验过程该同学分别用了图a、b的两种不同方式悬挂小球,你认为图（选填“a”或b”）悬挂方式较好。他又用秒表测得单摆完成40次全振动的时间如图c所示,则单摆的周期为So图d若单摆在任意摆角为。时的周期公式可近似为T=TO(I+asin2乡，式中T。为摆角趋近于0。时的周期,a为常数;为了用图像法验证该关系式,需要测量的物理量有；他在实验中得到了如图d所示的图线,则图线的斜率表示O解析：单摆在摆动过程中，阻力要尽量小,所以摆球选铁球;悬线要无弹性,直径小,长度不能过小,一般取1m左右的细线。故选乙。如果选a方式,摆动过程中,摆长在不断变化,无法准确测量,故选b方式。由题图c可知,单摆完成40次全振动的时间是75.6s,所以单摆的周期为T上竽S=189So40根据T=To(I+asin2乡可知,需要测量的物理量有T(或t、n)、,T=T0(1asin,sin2*二丁,所以图线的斜率为:。22aT0aaT0答案：乙(2)b(3)1.89(4)T(或t、n)、02