高中物理全程復(fù)習(xí)方略配套課件魯科版·福建:實(shí)驗(yàn)十二探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測重力加速度.ppt_第1頁
高中物理全程復(fù)習(xí)方略配套課件魯科版·福建:實(shí)驗(yàn)十二探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測重力加速度.ppt_第2頁
高中物理全程復(fù)習(xí)方略配套課件魯科版·福建:實(shí)驗(yàn)十二探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測重力加速度.ppt_第3頁
高中物理全程復(fù)習(xí)方略配套課件魯科版·福建:實(shí)驗(yàn)十二探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測重力加速度.ppt_第4頁
高中物理全程復(fù)習(xí)方略配套課件魯科版·福建:實(shí)驗(yàn)十二探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測重力加速度.ppt_第5頁
已閱讀5頁,還剩40頁未讀, 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

實(shí)驗(yàn)十二 探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測重力加速度,1.探究影響單擺運(yùn)動(dòng)周期的因素. 2.能正確熟練地使用秒表和游標(biāo)卡尺. 3.學(xué)會(huì)用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?,1.用控制變量法測量在擺角、擺球質(zhì)量和擺長分別不同的 情況下單擺的周期. 2.單擺在擺角小于5時(shí)的振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng), 其固有周期為 ,由此可得 , 因此測出擺長l和周期T,即可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎?,3.秒表的使用 (1)使用方法:首先要上好發(fā)條它上端的按鈕用來開啟和止動(dòng)秒表第一次按壓,秒表開始計(jì)時(shí);第二次按壓,指針停止走動(dòng),指示出兩次按壓之間的時(shí)間;第三次按壓,兩指針均返回零刻度處 (2)讀數(shù):所測時(shí)間超過半分鐘時(shí),半分鐘的整數(shù)倍部分由分針讀出,不足半分鐘的部分由秒針讀出,總時(shí)間為兩針示數(shù)之和,秒表不需要估讀(由秒表構(gòu)造決定的).,鐵架臺(帶鐵夾),中心有孔質(zhì)量不同的金屬小球三個(gè),約1 m長的細(xì)線三根,米尺一把,游標(biāo)卡尺,秒表等.,一、探究單擺的振動(dòng)周期 (一)探究過程 1.研究T和A的關(guān)系,可先令m、l、g保持不變,改變振幅A的值. (1)取擺長、擺球質(zhì)量均相同的兩單擺(展示單擺,單擺已固定在鐵架臺上),裝置如圖甲. (2)將兩擺拉到不同高度同時(shí)釋放(擺角不能太大).,(3)觀察現(xiàn)象:兩擺球同步振動(dòng).,2.研究T和m的關(guān)系,可令A(yù)、l、g不變,改變擺球的質(zhì)量m. (1)取擺長相同、擺球質(zhì)量不同的兩單擺,裝置如圖乙. (2)在擺角很小的情況下將兩擺拉到相同的高度同時(shí)釋放. (3)觀察現(xiàn)象:兩擺球振動(dòng)同步. 3.研究T和l的關(guān)系,可令A(yù)、m、g不變,改變l的值. (1)取擺球質(zhì)量相同、擺長不同的兩單擺(展示單擺),裝置如圖丙. (2)將兩擺拉到相同的高度同時(shí)釋放. (3)觀察現(xiàn)象:兩擺球振動(dòng)不同步,且擺長越長,振動(dòng)越慢.,(二)分析與結(jié)論 1.研究T和A的關(guān)系時(shí)觀察到兩擺擺角不同即振幅不 同,兩擺球振動(dòng)同步,說明單擺的振動(dòng)周期與振幅無關(guān). 2.研究T和m的關(guān)系時(shí)觀察到兩擺振動(dòng)同步,說明單擺的振動(dòng)周期與擺球的質(zhì)量無關(guān). 3.研究T和l的關(guān)系結(jié)論:單擺的振動(dòng)周期與擺長有關(guān),且擺長越長時(shí)周期越長.,二、用單擺測重力加速度 (一)實(shí)驗(yàn)步驟 1.做單擺:選取一段長1 m左右的細(xì)線, 讓細(xì)線的一端穿過小球上的小孔,然后 打一個(gè)比小孔稍大一些的線結(jié).把線的 上端用鐵夾固定在鐵架臺上,把鐵架 臺放在實(shí)驗(yàn)桌邊,使鐵夾伸出桌面之外, 讓擺球自由下垂,在單擺平衡位置處做上標(biāo)記,如圖所示.,2.測擺長:用米尺量出懸線長l,精確到毫米;用游標(biāo)卡尺測 量擺球的直徑d,也精確到毫米.l+ 就是單擺的擺長. 3.測周期:把此單擺從平衡位置拉開一個(gè)角度,并使這個(gè)角度 不大于5,然后釋放小球.當(dāng)擺球擺動(dòng)穩(wěn)定后過平衡位置時(shí)按 下秒表開始計(jì)時(shí),測量單擺全振動(dòng)30次(或50次)的時(shí)間,求出 一次全振動(dòng)的時(shí)間,即單擺的振動(dòng)周期.反復(fù)測量三次,計(jì)算出 測得的周期的平均值. 4.改變擺長,重做幾次實(shí)驗(yàn).,(二)數(shù)據(jù)處理 1.公式法:利用三次測得的單擺周期的平均值及對應(yīng)擺長,借 助公式 算出對應(yīng)的重力加速度g,然后求出幾次實(shí)驗(yàn) 測出的g的平均值 2.圖象法:由單擺的周期公式 得 ,因此以 擺長l為縱軸,以T2為橫軸作 出l-T2的圖象,是一條通過原 點(diǎn)的直線,如圖所示,求出圖 線的斜率k,即可求得g值 g42k, .,1.系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型的條件如阻力影響,擺角偏大,懸點(diǎn)固定不緊以及球、線不符合要求等. 2.偶然誤差主要是擺長和周期的測量,為了減小偶然誤差,通常采用多次測量求平均值及用圖象處理數(shù)據(jù)的方法. 3.單擺的振動(dòng)不在同一平面內(nèi),形成圓錐擺. 4.振動(dòng)次數(shù)計(jì)數(shù)不準(zhǔn),多計(jì)或漏計(jì).,1.細(xì)線應(yīng)選擇細(xì)、輕又不易伸長的線,長度一般在1 m左右,小球應(yīng)選用密度較大、直徑較小不超過2 cm的金屬球. 2.單擺懸線的上端應(yīng)夾緊在鐵夾中,以免擺動(dòng)時(shí)發(fā)生擺長改變、擺線下滑的現(xiàn)象. 3.注意擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向不超過5,可通過估算振幅的辦法掌握.,4.擺球擺動(dòng)時(shí),要使之保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi),不要形成圓錐擺,因此實(shí)驗(yàn)操作時(shí)要在細(xì)線自由伸直時(shí)輕放,切勿繃緊細(xì)線. 5.計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí),應(yīng)以擺球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí),以后擺球從同一方向通過平衡位置時(shí),進(jìn)行計(jì)數(shù),且在數(shù)“零”的同時(shí)按下秒表,開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù),避免多計(jì)或漏計(jì)振動(dòng)次數(shù).,1.用雙線擺代替單擺可避免形成圓錐擺. 2.用光電計(jì)數(shù)器替代人工計(jì)數(shù)可防止多計(jì)或漏計(jì)振動(dòng)次數(shù).,基本儀器使用與操作 【典例1】(2011福建高考)某實(shí)驗(yàn)小組在利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)驗(yàn)中: (1)用游標(biāo)卡尺測定擺球的直徑,測量結(jié)果如圖所示,則該擺球的直徑為_cm.,(2)小組成員在實(shí)驗(yàn)過程中有如下說法,其中正確的是( ) A把單擺從平衡位置拉開30的擺角,并在釋放擺球的同時(shí)開 始計(jì)時(shí) B測量擺球通過最低點(diǎn)100次的時(shí)間t,則單擺周期為 C用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長,代入單擺周期公式計(jì) 算得到的重力加速度值偏大 D選擇密度較小的擺球,測得的重力加速度值誤差較小,【規(guī)范解答】(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法:主尺讀數(shù)對齊格數(shù)精 確度=9 mm70.1 mm9.7 mm0.97 cm (2)單擺最大擺角為5,A錯(cuò);通過最低點(diǎn)100次的時(shí)間為50個(gè) 周期,所以T ,B錯(cuò);由計(jì)算公式 知用懸線的長 度加擺球的直徑作為擺長,l偏大,則計(jì)算得到的重力加速度值 偏大,C對;擺球密度較小時(shí),擺球重力沒有遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其所受的 空氣阻力,空氣阻力不可忽略,實(shí)驗(yàn)誤差大,D錯(cuò) 答案:(1)0.97 (2)C,用單擺測量重力加速度 【典例2】如圖所示, 某同學(xué)采用雙線擺 和光電計(jì)數(shù)器測量重力加速度,已知每根 懸線長為d,兩懸點(diǎn)間相距s,金屬小球半 徑為r,AB為光電計(jì)數(shù)器,現(xiàn)將小球垂直 于紙面向外拉動(dòng),使懸線偏離豎直方向一個(gè)較小的角度并靜止 釋放,同時(shí)起動(dòng)光電計(jì)數(shù)器,當(dāng)小球第一次經(jīng)過圖中虛線(光束) 位置O時(shí),由A射向B的光束被擋住,計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)一次,顯示為,“1”,同時(shí)計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí),然后每當(dāng)小球經(jīng)過O點(diǎn)時(shí),計(jì)數(shù)器都計(jì)數(shù)一次,當(dāng)計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為n時(shí),所計(jì)的時(shí)間為t,由此可知: (1)雙線擺的振動(dòng)周期T=_,雙線擺的擺長L=_; (2)計(jì)算重力加速度g時(shí),依據(jù)公式g=_代入周期T和 等效擺長L的值即可求出重力加速度;,(3)該同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中,測量5種不同擺長情況下單擺的振動(dòng)周期,記錄表格如下: 以L為橫坐標(biāo),T2為縱坐標(biāo),在圖中作出T2-L圖象,并利用此 圖象求得重力加速度g=_m/s2(取3.14,結(jié)果保留 三位有效數(shù)字).,【規(guī)范解答】(1)由于開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器顯示為“1”, 當(dāng)計(jì)數(shù)器上顯示的計(jì)數(shù)次數(shù)剛好為n時(shí),在時(shí)間t內(nèi)計(jì)數(shù)有效次數(shù)是n-1,雙線擺完成全振動(dòng)次數(shù)為 ,周期為 . 等效擺長等于懸點(diǎn)到擺球重心的距離,有 . (2)由周期公式 得 .,(3)描點(diǎn)作圖如圖所示, 由圖象的斜率 得g=2m/s2=9.86 m/s2. 答案: (3)見規(guī)范解答圖 9.86,1.(2012黃浦模擬)如圖為用單擺測重力加 速度的實(shí)驗(yàn) (1)為了減小誤差,下列措施正確的是( ) A.擺線長度L應(yīng)為線長與擺球半徑的和,且 在20 cm左右 B.在擺線上端的懸點(diǎn)處,用開有夾縫的橡皮 塞夾牢擺線,C.在鐵架臺的豎直桿上固定一個(gè)標(biāo)志物,且盡量使標(biāo)志物靠近擺線 D.計(jì)時(shí)起終點(diǎn)都應(yīng)在擺球的最高點(diǎn)且不少于30次全振動(dòng)的時(shí)間 (2)某同學(xué)正確操作,得到了擺長L和n次全振動(dòng)的時(shí)間t,由此可知這個(gè)單擺的周期T=_;當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭=_.,【解析】(1)為使單擺做簡諧運(yùn)動(dòng),擺長應(yīng)在1 m左右,且懸點(diǎn) 應(yīng)固定,A錯(cuò)B對;擺球在最低點(diǎn)速度大,且在最低點(diǎn)做上標(biāo) 記,計(jì)時(shí)更準(zhǔn)確,因此計(jì)時(shí)起終點(diǎn)都應(yīng)在擺球的最低點(diǎn),C對D 錯(cuò),故選B、C. (2)將單擺的周期 代入 得 答案:(1)B、C (2),2.(2012福州模擬)一位同學(xué)做“用單擺測量重力加速度”的實(shí)驗(yàn),他將單擺掛起來后,進(jìn)行了如下步驟 A.測擺長L:用米尺量出擺線的長度 B.測周期T:將擺球拉起,然后放開,在擺球某次通過最低點(diǎn)時(shí),按下秒表開始計(jì)時(shí),同時(shí)將此次通過最低點(diǎn)作為第一次,接著一直數(shù)到擺球第60次通過最低點(diǎn)時(shí),按下秒表停止,讀出這段時(shí)間t,算出單擺的周期T=t/60,C.所測的L和T代入單擺的周期公式 ,算出g,將它作 為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果寫入實(shí)驗(yàn)報(bào)告中(不要求誤差計(jì)算) 上述步驟中錯(cuò)誤或遺漏的步驟有_ 應(yīng)改為_ _,【解析】A錯(cuò)誤,要用卡尺測出擺球的直徑d,擺長l等于擺線長 加上 ;B錯(cuò)誤,單擺周期T的計(jì)算應(yīng)該是 ;C遺漏, 還應(yīng)改變擺長,多次測量,取g的平均值作為實(shí)驗(yàn)的最后結(jié)果. 答案:見解析,3.在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中: (1)用二十分度的游標(biāo)卡尺測量擺 球直徑的結(jié)果如圖所示 則小球 的直徑為_mm. (2)為了減小測量周期的誤差,擺球應(yīng)在經(jīng)過最_(填 “高”或“低”)點(diǎn)的位置時(shí)開始計(jì)時(shí),并用秒表測量單擺完成 多次全振動(dòng)所用的時(shí)間求出周期. (3)若用L表示擺長,單擺完成30次全振動(dòng)所用時(shí)間為t,那么重 力加速度的表達(dá)式為g=_.,【解析】(1)游標(biāo)卡尺讀數(shù)方法: 主尺讀數(shù)對齊格數(shù)精確度=17 mm30.05 mm17.15 mm. (2)擺球在最低點(diǎn)速度大,且在最低點(diǎn)做上標(biāo)記,計(jì)時(shí)更準(zhǔn)確, 因此計(jì)時(shí)起終點(diǎn)都應(yīng)在擺球的最低點(diǎn). (3)將單擺的周期T= 代入 得 答案:(1)17.15 (2)低 (3),4.(2012寧德模擬)某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,先測得擺線長為97.50 cm,擺球直徑為2.00 cm,然后用秒表記錄了單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間如圖所示則:,(1)該擺擺長為_cm,秒表的示數(shù)為_; (2)如果他測得的g值偏小,可能的原因是( ) A測擺線長時(shí)擺線拉得過緊 B擺線上端未牢固地系于懸點(diǎn),振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng),使擺線長度增加了 C開始計(jì)時(shí)時(shí),秒表過遲按下 D實(shí)驗(yàn)中誤將49次全振動(dòng)數(shù)為50次,【解析】(1)由擺長公式lld/2,知l98.50 cm,由秒表 的讀數(shù)方法,可求得單擺振動(dòng)50次所用的時(shí)間t短針讀數(shù)(t1) 長針讀數(shù)(t2)330 s9.8 s99.8 s,同時(shí)可求得周期T. (2)通過 ,可知測得的g偏小的可能原因有二:一是擺 長l的測量值偏小,即測量值小于實(shí)際值,可知A錯(cuò),B對;二是 周期T的測量值偏大,如開始計(jì)時(shí)時(shí),過早按下秒表,停止計(jì)時(shí) 時(shí),過遲按下秒表,或誤把n1次全振動(dòng)數(shù)為n次等由此可知 C、D錯(cuò),故選B. 答案:(1)98.50 99.8 s (2)B,5.(2012楊浦模擬)一組同學(xué)用DIS研究“彈簧振子的振動(dòng)周期 和哪些因素有關(guān)”的探究過程如下: A有同學(xué)認(rèn)為:彈簧振子的質(zhì)量越大,慣性越大,周期也應(yīng)該 越大也有同學(xué)認(rèn)為周期跟勁度系數(shù)有關(guān). B設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):裝置如圖甲準(zhǔn)備選用的器材有:力傳感器、質(zhì) 量為m0的鉤碼若干個(gè),勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧若干個(gè)(已知n個(gè) 勁度系數(shù)為k的彈簧串聯(lián)后的勁度系數(shù)為kn= ),C實(shí)驗(yàn)過程如下:用力將鉤碼向下拉一段距離后放手,鉤碼上 下振動(dòng),力傳感器上顯示出力隨時(shí)間的變化關(guān)系(如圖乙),改 變鉤碼的個(gè)數(shù)或用幾個(gè)彈簧串聯(lián)后反復(fù)實(shí)驗(yàn),得到表一、表二的數(shù)據(jù):,D同學(xué)們對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后,對他們的假設(shè)進(jìn)行了 補(bǔ)充完善問: (1)上述科學(xué)探究活動(dòng)中,屬于“制定計(jì)劃”和“搜集證據(jù)”的 環(huán)節(jié)分別是:_、_. (2)用力傳感器觀測力隨時(shí)間的變化關(guān)系,其目的是:_. (3)周期T與彈簧振子質(zhì)量的關(guān)系是:_周期T與彈簧 勁度系數(shù)的關(guān)系是:_ (4)如果m0=5010-3 kg,k=4.74N/m,則周期表達(dá)式T=_.,【解析】(1)上述科學(xué)探究活動(dòng)中,A是科學(xué)猜想、B是制定計(jì)劃、C是搜集證據(jù). (2)用力傳感器觀測力隨時(shí)間的變化關(guān)系,其目的是顯示出力隨時(shí)間的變化關(guān)系,從而確定振動(dòng)的周期. (3)從表一只能看出周期T隨振子質(zhì)量增大而增大,但不是線性關(guān)系,再將周期平方后進(jìn)行比較,如表,在誤差范圍內(nèi)可得到T2m的關(guān)系(也可利用T2-m圖象來探究周期T與彈簧振子質(zhì)量的關(guān)系),同理從表二可得T21/k,(4)將m0=5010-3 kg,k=4.74N/m代入 得比例系數(shù) a=39.44,周期表達(dá)式T=6.28 . 答案:(1) B C (2)確定振動(dòng)的周期 (3)T2m T21/k (4) 6.28,6.(2011江蘇高考)將一勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧豎直懸掛,下 端系上質(zhì)量為m的物塊將物塊向下拉離平衡位置后松開,物塊 上下做簡諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)周期恰好等于以物塊平衡時(shí)彈簧的伸 長量為擺長的單擺周期請由單擺的周期公式推算出該物塊做 簡諧運(yùn)動(dòng)的周期T. 【解析】單擺周期公式 , 物塊平衡時(shí)有klmg,解得 . 答案:,7.試確定下列幾個(gè)擺球在平衡位置附近來回振動(dòng)的周期. (1)如圖甲所示.懸掛在水平橫梁上的雙線擺

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論