【三年高考两年模拟】2017年高考物理新课标一轮复习(+习题)第十三章振动与波光学相对论第5讲.pptx

课标版 物理;[实验目的] 1.学会用单摆测定当地的重力加速度。 2.能正确熟练地使用停表。 [实验原理] 单摆在偏角小于5°时,其振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关,单摆的周期公式是T=2π?,由此得g=?,因此测出单摆的摆长l和振动周期T,就 可以求出当地的重力加速度g的值。 [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、停表、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l0(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D,则单摆的摆长l=l0+?。 3.测周期;将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°),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.公式法 将测得的几次的周期T和摆长l代入公式g=?中算出重力加速度g的值,再 算出g的平均值,即为当地的重力加速度的值。 2.图像法;由单摆的周期公式T=2π?可得l=?T2,因此以摆长l为纵轴,以T2为横轴作 出l-T2图像,是一条过原点的直线,如图所示,求出斜率k,即可求出g值。?= k,k=?=?。 ? [注意事项] 1.选择摆线时应尽量选择细、轻且不易伸长的线,长度一般在1 m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、摆长改变的情况。 3.注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度不超过5°,可通过估算振幅的办法掌握(如:摆长1 m,振幅约8 cm)。 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.计算单摆的全振动次数时,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做一标记。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”的同时按下停表,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,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内的摆动等。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,并采用倒数计时计数的方法,即4,3,2,1,0,1,2,…在数“0”的同时按下停表开始计时计数。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。;考点一　实验原理与操作 ? 典例1　某同学想在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小为3 cm左右、外形不规则的大理石代替小球,如图所示。他设计的实验步骤是 ? A.将石块用一根不可伸长的细线系好,结点为M,将线的上端固定于O点; B.用刻度尺测量OM间细线的长度L作为摆长; C.将石块拉开一个大约30°的角度,然后由静止释放;;D.从石块摆到最高点时开始计时,测出50次全振动的总时间t,由T=t/50得出周期; E.改变OM间细线的长度再做几次实验,记下相应的L和T; F.求出多次实验中测得的L和T的平均值作为计算时使用的数据,代入公式g=?,求出重力加速度g。 (1)你认为该同学以上实验步骤中有重大错误的是　　　　????。为什么? (2)该同学用OM的长作为摆长,这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值偏大还是偏小?　　????。你认为用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难? ?答案　见解析;?解析????(1)B(摆长是从悬点到大理石的重心的长度)、C(摆角太大,不能看 做简谐运动)、D(从石块摆到最低点时开始计时)、F(必须先分别求出各组L和T值对应的g,再取所求得的各个g的平均值)。 (2)此种操作将使测量值偏小。设两次实验中摆线长分别为L1、L2,对应的周期分别为T1、T2,石块重心到M点的距离为x,由T1=2π?和T2=2π ?,可解得g=?。;1-1????(多选)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,有人提出以下几点建议。其中对提高测量结果精确度有利的是?(　????) A.适当加长摆线 B.质量相同、体积不同的摆球,应选用体积较大的;1-2　某同学做“探究单摆的周期与摆长的关系”的实验时,测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值。造成这一情况的可能原因是?(　????) A.测