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1、实验：用单摆测定当地的重力加速度 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理【实验目的实验目的】1用单摆测定当地的重力加速度用单摆测定当地的重力加速度2能正确熟练地使用秒表能正确熟练地使用秒表基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理【实验原理实验原理】5o基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理【实验器材实验器材】长约长约1 m的细线、小铁球、铁架的细线、小铁球、铁架台台(连铁夹连铁夹)、米尺、秒
2、表、游标卡尺、米尺、秒表、游标卡尺基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理【实验步骤实验步骤】1做单摆：取约做单摆：取约1 m长的细丝线长的细丝线穿过带孔的小钢球，并打一个比小孔穿过带孔的小钢球，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，让实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂摆球自然下垂基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理2测摆长：测摆长：用米尺量出摆线长用米尺量出摆线长l(精确到毫米精确到毫米)，用，用游标卡尺测出小球直径游标卡尺测出小
3、球直径D，则单摆的摆长，则单摆的摆长l基基基基础础础础知知知知识识识识梳理梳理梳理梳理3测周期：测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于小于5)，然后释放小球，记下单摆摆，然后释放小球，记下单摆摆动动30次次50次的总时间，算出平均每次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周摆动一次的时间，即为单摆的振动周期反复测量三次，再算出测得周期期反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值数值的平均值4改变摆长，重做几次实验改变摆长，重做几次实验核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破一、数据处理一、数据处理核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破
4、核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破二、误差分析二、误差分析1系统误差系统误差主要来源于单摆模型本身是否符主要来源于单摆模型本身是否符合要求即：悬点是否固定，摆球是合要求即：悬点是否固定，摆球是否可看作质点，球、线是否符合要求，否可看作质点，球、线是否符合要求，摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等振动以及测量哪段长度作为摆长等只要注意了上面这些问题，就可以使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忽系统误差减小到远小于偶然误差而忽略不计的程度略不计的程度核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破2
5、偶然误差偶然误差主要来自时间主要来自时间(即单摆周期即单摆周期)的测量的测量上，因此，要注意测准时间上，因此，要注意测准时间(周期周期)要要从摆球通过平衡位置开始计时，并采从摆球通过平衡位置开始计时，并采用倒计时计数的方法，即用倒计时计数的方法，即4,3,2,1,0,1,2，在数在数“零零”的同时按下秒表开始的同时按下秒表开始计时不能多计或漏计振动次数为计时不能多计或漏计振动次数为了减小偶然误差，应进行多次测量后了减小偶然误差，应进行多次测量后取平均值取平均值核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破三、注意事项三、注意事项1选择材料时应选择细、轻又不选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线
6、，长度一般在易伸长的线，长度一般在1 m左右，小左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过较小，最好不超过2 cm.2单摆悬线的上端不可随意卷在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，以免铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象象核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破3注意摆动时控制摆线偏离竖直注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过方向不超过5.可通过估算振幅的办法可通过估算振幅的办法掌握掌握4摆球振动时，要使之保持在同摆球振动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形成
7、圆锥摆一个竖直平面内，不要形成圆锥摆核心要点突破核心要点突破核心要点突破核心要点突破5计算单摆的振动次数时，应从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，且在数通过最低位置时进行计数，且在数“零零”的同时按下秒表，开始计时计数的同时按下秒表，开始计时计数高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析在用单摆测定重力加速度实验中，在用单摆测定重力加速度实验中，单摆的摆角单摆的摆角应应_，从摆球经过，从
8、摆球经过_开始计时，测出开始计时，测出n次全振动的次全振动的时间为时间为t，用毫米刻度尺量出摆线长为，用毫米刻度尺量出摆线长为L，用游标卡尺测出摆球直径为，用游标卡尺测出摆球直径为d.题型一题型一 实验注意事项及误差分析实验注意事项及误差分析例例1高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析(1)用上述数据的符号写出测量重力加用上述数据的符号写出测量重力加速度的一般表达式速度的一般表达式g_.(2)实验中某同学发现他测出的重力加实验中某同学发现他测出的重力加速度值总是偏大，其原因可能是速度值总是偏大，其原因可能是()A实验室地下可能有大型磁铁矿脉实验室地下可能有大型磁铁矿脉B单摆所用的摆球
9、太重单摆所用的摆球太重C测出测出n次全振动的时间为次全振动的时间为t，误作为，误作为(n1)次全振动的时间进行计算次全振动的时间进行计算D以摆球直径和摆线长度之和作为摆以摆球直径和摆线长度之和作为摆长进行运算长进行运算高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析【思路点拨思路点拨】根据单摆做简谐运根据单摆做简谐运动条件及单摆周期公式进行判断动条件及单摆周期公式进行判断【解析解析】当摆角当摆角5时，单摆时，单摆的振动才可以认为是简谐运动；摆球的振动才可以认为是简谐运动；摆球经过平衡位置时速度大，用时少，计经过平衡位置时速度大，用时少，计时误差小，并且平衡位置容易确定时误差小，并且平衡位置容易
10、确定高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析(2)根据根据(1)可知可知g偏大的原因可能是：偏大的原因可能是：T偏小，偏小，l偏大，所以偏大，所以CD选项正确磁铁选项正确磁铁矿对钢球有向下的引力，矿对钢球有向下的引力，g值比正常偏大，值比正常偏大，A正确摆球的质量对正确摆球的质量对T和和g无影响，无影响，B错错高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析在做在做“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长的实验时，用摆长l和周期和周期T计算重力加计算重力加速速题型二题型二 实验操作和实验数据的处理实验操作和实验数据的处
11、理例例2高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析(1)如果已知摆球直径为如果已知摆球直径为2.00 cm，让刻度尺的零，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图742甲甲所示，那么单摆摆长是所示，那么单摆摆长是_如果测定了如果测定了40次全次全振动的时间如图振动的时间如图742乙中秒表所示，那么秒表读乙中秒表所示，那么秒表读数是数是_s，单摆的摆动周期是，单摆的摆动周期是_s.高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析(2)如果测得的如果测得的g值偏小，可能的原值偏小，可能的原因是因是_(填写代号填写代号)A测摆长时，忘记了摆球的半径测
12、摆长时，忘记了摆球的半径B摆线上端悬点未固定，摆动中摆线上端悬点未固定，摆动中出现松动，使摆线长度增加了出现松动，使摆线长度增加了C开始计时时，秒表过早按下开始计时时，秒表过早按下D实验中误将实验中误将39次全振动次数记次全振动次数记为为40次次高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析(3)某同学在实验中，测量某同学在实验中，测量6种不同种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下：格如下：l/m0.40.50.80.91.01.2T/s1.26 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20T2/s21.59 2.02 3.20 3.61 4.00
13、4.84以以l为横坐标，为横坐标，T2为纵坐标，作出为纵坐标，作出T2l图线，并利用此图线求重力加速度图线，并利用此图线求重力加速度高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析【解析解析】该题考查用单摆测定重力加该题考查用单摆测定重力加速度的实验原理，秒表的读数方法、误差分速度的实验原理，秒表的读数方法、误差分析和数据的图象处理法析和数据的图象处理法(1)单摆摆长单摆摆长87.40 cm，秒表读数，秒表读数75.2 s，高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析图图7 74 43 3高高高高频频频频考点例析考点例析考点例析考点例析【答案答案】(1)87.40 cm75.21.88(2)ABC(3)图象见解析图象见解析9.86 m/s2