2026年高考总复习优化设计一轮复习物理（广西版）-实验9　用单摆测定重力加速度.pptx

高考总,复习优化设计,GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI,实验,9,用单摆测定重力加速度,第七章,2026,内容索引,01,02,03,强基础 增分策略,增素能 精准突破,练思维 迁移运用,强基础 增分策略,2,.,实验器材,:,单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表3,.,进行实验,(1),做单摆,:,取约,1 m,长的细丝线穿过带中心孔的小钢球,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,让摆球自然下垂,如图所示不要,绕接在铁架台上,(2),测摆长,:,用毫米刻度尺量出摆线长,L,(,精确到毫米,),用游标卡尺测出小球直径,D,则单摆的摆长,l=L,+,小,摆角,(3),测周期,:,将单摆从平衡位置拉开一个,角度,然后释放小球,记下单摆摆动,30,50,次的总时间,算出平均每摆动一次的时间,即为单摆的振动周期4),改变摆长,重复实验4,.,数据分析处理,方法一,:,计算法方法二,:,图像法,5,.,注意事项,(1),悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证悬点固定2),单摆必须在同一平面内振动3),在摆球摆到平衡位置处时开始计时,并数准全振动的次数。

4),小球自然下垂时,用毫米刻度尺量出悬线长,L,用游标卡尺测量小球的直径,然后算出小球的半径,r,则摆长,l=L+r,5),选用,1 m,左右的细线6,.,误差分析,类型,产生原因,减小方法,偶然,误差,测量时间,(,单摆周期,),及摆长时产生误差,多次测量再求平均值,从单摆经过平衡位置时开始计时,系统,误差,主要来源于单摆模型本身,摆球要选体积小,密度大的,最大摆角一般要小于,5,增素能 精准突破,考点一,教材原型实验,典例,1,.,某,同学用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示1),对测量原理的理解正确的是,2),为了利用单摆较准确地测出重力加速度,应当选用的器材有,A.,长度为,10 cm,左右的细,绳,B,.,长度为,100 cm,左右的细绳,C.,直径为,1,.,8 cm,的钢,球,D,.,直径为,1,.,8 cm,的木球,E,.,分,度值,为,1 mm,的,刻度尺,F,.,停表、铁架台,(3),进行以下必要的实验操作,请将横线部分内容补充完整测量单摆的摆长,即测量从摆线的悬点到,的距离,;,把此单摆从平衡位置拉开一个小角度后释放,使摆球在竖直面内摆动,测量单摆全振动,30,次,(,或,50,次,),的时间,求出一次全振动的时间,即单摆振动的周期,;,适当改变摆长,测量几次,并记录相应的摆长和周期,;,根据测量数据画出图像,并根据单摆的周期公式,由图像计算重力加速度。

4),该同学分别在北京和厦门两地做了此实验,比较准确地探究了单摆的周期,T,与摆长,l,的关系,然后将这两组实验数据绘制成,T,2,-,l,图像,如图所示,在北京测得的实验结果对应的图线是,(,选填,“,A,”,或,“,B,”),答案,(1)C,(2)BCEF,(3),摆球球心,(,4),B,(2),为减小实验误差,应选择适当长些的细绳作摆线,摆线应选择,B;,为减小空气阻力对实验的影响,应选择质量大而体积小的球作摆球,因此摆球应选择,C;,实验需要测量摆长,需要用到刻度尺,;,实验需要测量单摆的周期,测周期需要停表,应把单摆固定在铁架台上因此,需要的实验器材是,BCEF,3),摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长,测量单摆的摆长,应测量从摆线的悬点到摆球球心的距离图像的斜率越小,重力加速度越大,由于北京的重力加速度大于厦门的重力加速度,因此在北京所做实验作出的,T,2,-,l,图像的斜率小于在厦门所做实验作出的,T,2,-,l,图像的斜率,因此在北京测得的实验结果对应的图线是,B,考题,点睛,考点考向,点睛,用单摆测定重力加速度的实验,方法,:,为了减少偶然误差,数据处理常用作图法,同时注意,“,化曲为直,”,选取合适的物理量关系,本题就是画,T,2,-,l,图像。

在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位,(,避免所描点过密或过疏而导致误差过大,),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线,让各点尽量落到这条直线上,落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧,易错,:,为减小实验误差,应选择适当长些的轻细绳作摆线,并注意数清振动次数,考点二,实验的改进与创新,典例,2,.,(2024,湖北卷,),某同学设计了一个测量重力加速度大小,g,的实验方案,所用器材有,:2 g,砝码若干、托盘,1,个、轻质弹簧,1,根,、,米尺,1,把、光电门,1,个、数字计时器,1,台等具体步骤如下,:,将弹簧竖直悬挂在固定支架上,弹簧下面挂上装,有,遮光片,的托盘,在托盘内放入一个砝码,如图甲所示用米尺测量平衡时弹簧的长度,l,并安装光电门将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放,使其在竖直方向振动用数字计时器记录,30,次全振动所用时间,t,逐次增加托盘内砝码的数量,重复,的操作该同学将振动系统理想化为弹簧振子已知弹簧振子的振动周期,T=,2,其中,k,为弹簧的劲度系数,M,为托盘和砝码的总质量1),由步骤,可知振动周期,T=,2),设弹簧的原长为,l,0,则,l,与,g,、,l,0,、,T,的关系式为,l=,。

3),由实验数据作出的,l,-,T,2,图线如图乙所示,可,得,g=,m/s,2,(,保留三位有效数字,2,取,9,.,87),4),本实验的误差来源包括,A.,空气阻力,B.,弹簧质量不为零,C.,光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置,答案,(1),(2),l,0,+,(3)9,.,65,(,4)AB,解析,本题考查用弹簧振子测重力加速度的数据处理和误差分析1)30,次全振动所用时间为,t,则弹簧振子的振动周期,T=,2),由弹簧振子的振动周期,T=,2,可得托盘和砝码的总质量,M=,根据平衡条件得,Mg=k,l,得,l=,则,l,与,g,、,l,0,、,T,的关系式为,l=l,0,+,l=l,0,+,3),由,l=l,0,+,整理可得,l=l,0,+,T,2,则,l,-,T,2,图像的斜率,k=,解得,g=,4,2,k=,49,.,87,m/s,2,9,.,65,m/s,2,4),空气阻力的存在会影响弹簧振子的振动周期,是实验的误差来源之一,故,A,正确,;,弹簧质量不为零,该振动系统不能理想化为弹簧振子,故振动不是一个简谐运动,若仍用弹簧振子的振动周期公式计算,g,则会产生误差,故,B,正确,;,根据实验步骤可知光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置不会影响弹簧振子周期的测量,故,C,错误。

练思维 迁移运用,1,.,(2024,广西卷,),单摆可作为研究简谐运动的理想模型1),制作单摆时,在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中,选择图甲方式的目的是要保持摆动中,不变甲,乙,(2),用游标卡尺测量摆球直径,读数如图丙,则摆球直径为,cm,丙,(3),若将一个周期为,T,的单摆,从平衡位置拉开,5,的角度释放,忽略空气阻力,摆球的振动可看为简谐运动当地重力加速度为,g,以释放时刻作为计时起点,则,摆球,偏离平衡位置的位移,x,与时间,t,的关系为,答案,(1),摆长,(2)1,.,06,(3),x=,cos,t,解析,(1),题图乙中的悬挂方式,小球在运动过程中,摆长会变化2),该游标卡尺为,10,分度的,游标尺上的最小分度为,0,.,01,cm,且游标卡尺不估读,则,d=,1,.,0,cm+60.01,cm=1.06,cm,3),由单摆的周期公式,T=,2,知,单摆摆长,L=,考虑到,=,5,振幅,A=L,sin,5,以该位置为计时起点,根据简谐运动规律可得摆球偏离平衡位置的位移,x,与时间,t,的关系为,x=A,cos,t=,cos,t,2,.,(1),物理课外小组研究,“,用单摆测重力加速度,”,实验,他们依照教材实验直接测量的物理量应为,、,、,n,次全振动的时间,t,其公式,为,(2),他们测出不同的摆长,(,l,),所对应的周期,(,T,),并进行数据处理。

如果甲同学以摆长,(,l,),为横坐标、周期的二次方,(,T,2,),为纵坐标作出了,T,2,-,l,图像,若他测得的图像的斜率为,k,则测得的重力加速度,g,=,若甲同学测摆长时,忘记测摆球的半径,则他用图像法求得的重力加速度,(,选填,“,偏小,”“,偏大,”,或,“,准确,”),乙同学根据,公式,用此式计算重力加速度,若乙同学测摆长时,也忘记了测摆球的半径,则他测得的重力加速度,(,选填,“,偏小,”“,偏大,”,或,“,准确,”),3),甲同学测量,5,种不同摆长单摆的振动周期,记录结果如下表所示,l/,m,0,.,5,0,.,8,0,.,9,1,.,0,1,.,2,T/,s,1,.,42,1,.,79,1,.,90,2,.,00,2,.,20,T,2,/,s,2,2,.,02,3,.,20,3,.,61,4,.,00,4,.,84,答案,(1),摆线长,l,0,摆球直径,d,(,2),准确,偏小,(3,),9,.,87,m/s,2,3,.,在,探究单摆运动的实验中,:,(1),图甲是用力传感器对单摆运动过程进行测量的装置图,图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的,F,-,t,图像,根据图乙的信息可得,从,t=,0,时刻开始摆球第一次摆到最低点的时刻为,s,摆长为,m(,2,取,10,重力加速度大小,g,取,10 m/s,2,),。

2),单摆运动的回复力是,A.,摆球所受的重力,B.,摆球重力在垂直摆线方向上的分力,C.,摆线对摆球的拉力,D.,摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力,(3),某同学的操作步骤如下,其中正确的是,A.,取一根细线,下端系住直径为,d,的金属小球,上端固定在铁架台上,B.,用刻度尺量得细线长度,l,即摆长为,l,C.,在摆线偏离竖直方向,5,位置由静止释放小球,D.,让小球在水平面内做圆周运动,测得摆动周期,再根据公式计算重力加速度,答案,(1)0,.,5,0,.,64,(2)B,(3)AC,解析,(1),摆球第一次摆到最低点时,力传感器显示的力最大,根据题图乙的信息可得,所对应的时刻为,t=,0,.,5,s,根据,题图乙的信息可得,单摆周期,T=,1,.,6,s,(2),单摆运动的回复力是摆球重力在垂直摆线方向上的分力,而摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力提供向心力,选项,B,正确4,.,(2023,新课标卷,),一学生小组做,“,用单摆测量重力加速度的大小,”,实验1),用实验室提供的螺旋测微器测量摆球直径首先,调节螺旋测微器,拧动微调旋钮使测微螺杆和测砧相触时,发现固定刻度的横线与可动刻度上的零刻度线未对齐,如图甲所示,该示数为,mm;,螺旋测微器在夹有摆球时示数如图乙所示,该示数为,mm,则摆球的直径为,mm,。

2),单摆实验的装置示意图如图丙所示,其中角度盘需要固定在杆上的确定点,O,处,摆线在角度盘上所指的示数为摆角的大小若将角度盘固定在,O,点上方,则摆线在角度盘上所指的示数为,5,时,实际摆角,(,选填,“,大于,”,或,“,小于,”)5,3),某次实验所用单摆的摆线长度为,81,.,50 cm,则摆长为,cm,实验中观测到从摆球第,1,次经过最低点到第,61,次经过最低点的时间间隔为,54,.,60 s,则此单摆周期为,s,该小组测得的重力加速度大小,为,m/s,2,结果均保留三位有效数字,2,取,9,.,870),答案,(1)0,.,008(0,.,007,0,.,009,均可,),20,.,035(20,.,034,20,.,036,均可,),20,.,027(20,.,025,20,.,029,均可,),(2),大于,(3)82,.,5,1,.,82,9,.,83,解析。