1、选考部分选修34 振动与波动 光学 相对论 实验十二 探究单摆周期与摆长的关系 用单摆测定重力加速度 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 实验基础 网控基础点 读读有底气选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 实验目的和器材实验原理 实验目的1.学会用单摆测定当地的重力加速度 2能正确熟练地使用秒表.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、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台单摆在摆角小于 10时，其振动周期跟摆角的大小和摆球的质量无关，单摆的周期公式是 T2lg，由此得 g42lT2，因此测出单
2、摆的摆长 l和振动周期 T，就可以求出当地的重力加速度值.选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 实验操作 重视实验操作 提高实验技巧选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 一、实验步骤 1做单摆：(1)取长约 1 m 的细丝线穿过带孔的小钢球，打一个比孔略大一些的结，做成单摆；(2)把线的上端用铁夹固定在铁架台的支架上，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，在单摆平衡位置处做上标记 2测摆长：用毫米刻度尺量出悬线长 l，准确到毫米，测三次，取平均值；用游标卡尺测出摆球的直径 d，在不同位置测三次，取平
3、均值，摆长 lld2.将测量结果填入表格中 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 3测周期：把单摆从平衡位置拉开一个角度(小于 5)释放，让小球摆动，待摆动平稳后用秒表测出单摆完成 3050 次全振动所用时间 t，求出小球完成一次全振动所用的时间，这个时间就是单摆的周期，即 T tN(N 为全振动的次数)重复本步骤 3 次，再计算周期的平均值 TT1T2T33，将结果填入表格 4改变摆长，重复上述步骤，记录数据.次数 物理量 1234 T/s l/m 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 二、数据处理 1公式法：将测得
4、的几次周期 T 和摆长 l 代入公式 g42lT2 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图象法：由单摆的周期公式 T2lg可得 l g42T2，因此以摆长 l 为纵轴，以 T2 为横轴作出 lT2 图象，是一条过原点的直线，如图所示，求出斜率 k，即可求出 g 值，g42k，k lT2.选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 三、注意事项(1)选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线，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2cm.(2)单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，
5、以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象(3)注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5.可通过估算振幅的办法掌握选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练(4)摆球振动时，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作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”的同时按下秒表，开始计时计数选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 四、误差分析产生原因减小方法偶然误差(1)测量时间(单摆周期)时产生误差(2)测量摆长时产
6、生误差(1)多次测量再求平均值或用图象法(2)从单摆经过平衡位置时开始计时(3)不要多记或漏记全振动的次数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)最大摆角要小于10(3)单摆要在同一竖直平面内摆动，不要成为圆锥摆选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 突破核心 研细核心点练透实验题选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 考点一 实验原理与操作 调研 1(2013安徽理综)根据单摆周期公式 T2lg，可以通过实验测量当地的重力加速度如图所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆
7、试题调研选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图所示，读数为_ mm.选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_ a摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些 b摆球尽量选择质量大些、体积小些的 c为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度 d拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于 5，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔 t 即为单摆周期 T e拉开摆球，使摆线偏离平衡位
8、置不大于 5，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做 50 次全振动所用的时间 t，则单摆周期 Tt50 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 解析(1)游标卡尺的读数为主尺读数加上游标尺读数且无需估读，结果为 1.8 cm0.1 mm618.6 mm;(2)在做“用单摆测定当地重力加速度”的实验中，摆线应选取细线，伸缩性小且尽可能长一些，a 正确；为减少阻力的影响，摆球应选择质量大、体积小一些，b 正确；单摆的摆角应小于 5，c 错误；待单摆振动稳定后，应从平衡位置开始计时，且为减小误差需测量 50 次全振动时间 t，周期 Tt50，
9、d 错误，e 正确 答案(1)18.6(2)abe 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 名师归纳点题破疑 1单摆的摆长为摆线长加摆球半径，即 LlD2.摆球直径可用游标卡尺测量 2游标卡尺读数时首先明确卡尺的精确度(游标尺格数的倒数)，再根据公式“被测物体长度主尺读数n精确度”读数 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 11.某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是否恰当(填“是”或“否”)(1)把单摆从平衡位置拉开约5释放；_(2)在摆球经过最低点时启动秒表计时；_(3)把秒表记录摆球一次全振动的时间作
10、为周期_该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见下表用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数如图所示该球的直径为_mm.根据表中数据可以初步判断单摆周期随_的增大而增大类题练熟选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 数据组 编号 摆长/mm摆球质量/g周期/s 1999.332.22.0 2999.316.52.0 3799.232.21.8 4799.216.51.8 5501.132.21.4 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 答案：(1)是(单摆做简谐运动要求摆角小，拉开约5释放满足此条件)；(2)是(最低点位
11、置固定，易观察，所以要在最低点启动秒表计时)；(3)否(一次全振动的时间太短，不易读准，误差大，应测量多次全振动然后求周期的平均值)20.685(0.001)摆长选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 调研2 某同学在做利用单摆测定重力加速度的实验中，先测得摆线长为97.50 cm，摆球直径为2.0 cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间，如图所示，则：考点二 数据处理与误差分析 试题调研选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练(1)该单摆摆长为_ cm，秒表所示读数为_ s.(2)如果测得的g值偏小，可能的原因是_
12、A测摆线长时摆线拉得过紧B摆线上端悬点未固定，振动中出现松动，使摆线长度增加了C开始计时时，秒表过迟按下D实验中误将49次全振动次数记为50次选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练(3)某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测量 5 种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：l/m0.50.80.91.01.2 T/s1.421.791.902.002.20 T2/s22.023.203.614.004.84 试以 l 为横坐标，T2 为纵坐标，作出 T2l 图象，并利用此图象求出重力加速度(取 3.14)选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作
13、 实验基础 突破核心 好题演练 解析(1)摆长 lld298.50 cm.图中所示读数为 99.7 s(注意秒表不能估读)(2)由单摆周期公式 T2lg得 g42ltn2，由此可知 g 值是否准确取决于 l 与 t 的测量结果，A 项中 l 的测量值大于实际值，计算得g 值偏大；B 项中 l 的测量值小于实际值，故求得 g 值偏小；C 项中使 t 的测量值偏小，g 值偏大；D 项中 n 变大，所以 g 值偏大，故 B项正确 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练(3)由单摆周期公式 T2lg得 T242lg，所以 T2l 图线是过坐标原点的一条直线，直线斜率
14、是 k42g，所以 g42k，作出图象如图所示，由图知 k4，故 g29.86 m/s2.答案(1)98.50 99.7(2)B(3)见解析图 986 m/s2 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 1本实验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，不能多计或漏计振动次数2在数据处理时，为减小偶然误差可采用图象法，通过改变摆长而改变单摆振动周期，需测出多组数据名师归纳点题破疑 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 类题练熟21.一组同学在做“用单摆测定重力加速度
15、”的实验中，用正确的操作方法，测定了 6 组摆长 l 和周期 T 的对应值，为了求出当地的重力加速度 g,4 位同学提出了 4 种不同的处理方法：A从测定的 6 组对应值中任意选取 1 组，用公式 g42lT2 求出 g作为测量值 B先分别求出 6 个 l 值的平均值 l 和 6 个 T 值的平均值 T，再用公式 g42 lT 2 求出 g 作为测量值 选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 C先分别用 6 组 l、T 的对应值，用公式 g42lT2 求出 6 个对应的 g 值，再求这 6 个 g 的平均值作为测量值 D在坐标纸上作出 T2l 图象，从图中计算出图线的斜率 k，根据 g42k 求出 g 作为测量值 你认为以上 4 种方法中，错误的是_(填代号即可)，其余正确方法中，偶然误差最小的是_(填代号即可)BD解析：每一个摆长对应一个周期，代入公式可求重力加速度，但摆长的平均值并不对应周期的平均值，代入公式无意义，B方法错误若用图象法处理数据，偏差大的点可不予考虑，所以误差最小选修34 振动与波动 光学 相对论 实验操作 实验基础 突破核心 好题演练 点击按扭进入WORD文档作业好题演练 谢谢大家
