新高考物理一轮复习分层提升练习专题41 用单摆测定重力加速度（原卷版）.doc

专题41用单摆测定重力加速度

导练目标

导练内容

目标1

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

目标2

新高考的改进创新实验

【知识导学与典例导练】

教材经典实验方案的原理、步骤和数据处理

误差分析：

误差种类

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

①多次测量求平均值

②计时从单摆经过平衡位置时开始

系统误差

主要来源于单摆模型本身

①摆球要选体积小、密度大的

②摆角要小于5°

注意事项：

(1)选用1m左右的细线。

(2)悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证顶点固定。

(3)小球在同一竖直面内摆动,且摆角小于5°。

(4)选择在摆球摆到平衡位置处开始计时,并数准全振动的次数。

(5)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,然后算出摆球的半径r,则摆长l=l+r。

【例1】实验课中，同学们用单摆测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。

（1）实验过程有两组同学分别用了图2．图3的两种不同方式悬挂小钢球，你认为___________（选填“图2”或“图3”）悬挂方式较好；

（2）在实验中，某同学用游标卡尺测量金属球的直径，结果如图4所示，读出小球直径为___________cm；

（3）实验中，某同学测量5种不同摆长与单摆的振动周期的对应情况，并将记录的结果描绘在如图5所示的坐标系中，图中各坐标点分别对应实验中5种不同摆长的情况。由图像可知重力加速度g=___________m/s2；（结果保留2位有效数字）

（4）实验中，三位同学作出的T2—L图线分别如图6中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，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a和c，下列分析正确的是___________（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次

C．图线c对应的g值小于图线b对应的g值

新高考的改进创新实验

【例2】某探究小组探究单摆的装置如图甲所示，细线端拴一个球，另一端连接拉力传感器，固定在天花板上，将球拉开一个很小的角度静止释放，传感器可绘制出球在摆动过程中细线拉力周期性变化的图像，如图乙所示。

（1）用游标卡尺测出小球直径d如图丙所示，读数为______mm；

（2）现求得该单摆的摆长为l，则当地的重力加速度为______（用题中的字母表示，包括图乙中）；

（3）若科学探险队员在珠穆朗玛峰山脚与山顶利用该装置分别作了实验。在山脚处，他作出了单摆T2—l图像为如图丁中直线c，当他成功攀登到山顶后，他又重复了在山脚做的实验，则利用山顶实验数据作出的图线可能是图丁中的直线______。

【多维度分层专练】

1．某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中进行了如下的操作：

（1）请选择正确的器材()

A．体积较小的钢球

B．体积较大的木球

C．无弹性的轻绳子

D．有弹性、质量大的绳子

（2）用游标上有10个小格的游标卡尺测量摆球直径如图（甲）所示，摆球直径为______mm。利用刻度尺测得摆线长90.10cm，则该单摆的摆长SKIPIF10__________cm。

（3）用秒表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达最低点时开始计时并记为SKIPIF10，单摆每经过最低点记一次数，当数到SKIPIF10时秒表的示数如图（乙）所示，该单摆的周期是SKIPIF10____s（结果保留三位有效数字）。

（4）测量出多组周期T、摆长L数值后，画出SKIPIF10图像如图（丙），此图线斜率的物理意义是()

A．SKIPIF10B．SKIPIF10C．SKIPIF10D．SKIPIF10

（5）与重力加速度的真实值比较，发现第（4）问中获得的测量结果偏大，分析原因可能是()

A．振幅偏小

B．将摆线长加直径当成了摆长

C．将摆线长当成了摆长

D．开始计时误记为SKIPIF10

（6）该小组的另一同学没有使用游标卡尺也测出了重力加速度。他采用的方法是：先测出一摆线较长的单摆的振动周期SKIPIF10，然后把摆线缩短适当的长度l，再测出其振动周期SKIPIF10。用该同学测出的物理量表达重力加速度为SKIPIF10___________。

2．居家防疫期间，小明在家做“用单摆测定重力加速度”的实验。他使用一块外形不规则