《2021届高考物理第一轮总复习 用单摆测重量课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021届高考物理第一轮总复习 用单摆测重量课件.ppt（44页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、实验目的实验目的1明确用明确用单摆测单摆测定重力加速度的原理和方法定重力加速度的原理和方法2学学会会用用单单摆摆测测当当地地的的重重力力加加速速度度，学学会会减减小小实实验验误误差的方法差的方法3知道如何知道如何选择实验选择实验器材，能熟器材，能熟练练地使用秒表地使用秒表实验原理实验原理物物理理学学中中的的单单摆摆是是在在一一根根细细线线的的一一端端系系一一小小球球，另另一一端端固固定定于于悬悬点点，若若细细线线的的伸伸长长和和质质量量可可忽忽略略，且且小小球球的的直直径远小于线长，这样的装置称为单摆径远小于线长，这样的装置称为单摆单单摆摆在在偏偏角角很很小小(不不超超过过10)时时，可可看看
2、成成是是简简谐谐运运动动，由此可得由此可得据据此此，通通过过实实验验方方法法测测得得摆摆长长L和和周周期期T，即即可可计计算算得得到到当当地地的的重重力力加加速速度的度的值值 由由于于一一般般单单摆摆的的周周期期都都不不是是太太长长，摆摆长长在在1m左左右右的的单单摆摆，其其周周期期大大约约2s，依依靠靠人人为为操操作作的的秒秒表表来来测测量量单单摆摆振振动动一一个个周周期期的的时时间间，其其误误差差必必然然较较大大，所所以以，我我们们不不是是测测量量单单摆摆振振动动一一个个周周期期的的时时间间，而而是是测测量量几几十十个个周周期期的的总总时时间间，再再来来利利用用平平均均值值确确定定一一个个
3、周周期期的的时时间间，从从而而减减小小由由于于人人为为操作而操作而产产生的生的误误差差实验器材实验器材铁铁架架台台和和铁铁夹夹，金金属属小小球球(球球上上有有一一通通过过球球心心的的小小孔孔)，秒表，细线，秒表，细线(长约长约1m)，刻度尺，刻度尺(最小刻度为最小刻度为mm)实验步骤实验步骤1让让细细线线穿穿过过球球上上的的小小孔孔，在在细细线线一一端端打打一一个个稍稍大大些的线结，制成一个单摆些的线结，制成一个单摆2将将小小铁铁夹夹固固定定在在铁铁架架台台的的上上端端，将将铁铁架架台台放放在在实实验验桌桌边边，使使铁铁夹夹伸伸出出桌桌面面之之外外，然然后后将将单单摆摆的的上上端端固固定定在在
4、铁铁架架台台的的上上端端，使使摆摆球球自自然然下下垂垂，在在实实验验桌桌边边缘缘正正对对摆摆球球(或或摆摆线线)处处做做上上记记号号，如如图图所所示示，实实验验时时以以摆摆球球通通过过此此标标志为准志为准3用用刻刻度度尺尺测测量量单单摆摆的的摆摆长长(摆摆线线静静止止时时从从悬悬点点到到球球心的距离心的距离)4将将单单摆摆从从平平衡衡位位置置拉拉开开一一小小角角度度，再再释释放放小小球球，当当小小球球摆摆动动稳稳定定后后，过过最最低低位位置置(即即标标志志处处)时时，用用秒秒表表开开始始计计时时，测测量量单单摆摆全全振振动动30次次(或或50次次)的的时时间间，求求出出单单摆摆一次全振一次全振
5、动动的的时间时间，即，即单摆单摆振振动动的周期的周期5改改变变摆摆长长，反反复复测测量量3次次，算算出出周周期期T及及测测出出的的摆摆长长L，将每次，将每次实验实验数据填入数据填入实验记录实验记录表格中表格中数据处理数据处理1实验数据记录实验数据记录实验实验次数次数摆线摆线摆摆球直球直振振动动振振动时动时周期周期长长L(m)径径d(m)次数次数n间间t(s)T t1232.方方法法一一(公公式式法法)：将将实实验验数数据据代代入入公公式式g 求求出出每每次次重重力力加加速速度度的的值值，然然后后求求g的的平平均均值值，即即为为本本地地的的重力加速度重力加速度方方法法二二(图图象象法法)：利利用
6、用实实验验中中的的数数据据进进行行T2l图图象象处处理，从理，从单摆单摆的周期公式的周期公式T 知知道道，当当当当重重力力加加速速度度g一一定定时时，单单摆摆的的摆摆动动周周期期T2跟跟摆摆长长l成成正正比比，将将实实验验的的数数据据作作相相应应的的转转换换，即即算算出出T2，将将其其数数据据点点描描绘绘到到T2l图图象中去，象中去，则则能通能通过图过图象的斜率求出重力加速度的象的斜率求出重力加速度的值值 3将将测测得得的的重重力力加加速速度度与与当当地地重重力力加加速速度度的的数数值值进进行比行比较较，分析，分析产产生生误误差的可能原因差的可能原因 注意事项注意事项1选选择择材材料料时时应应
7、选选择择细细而而不不易易伸伸长长的的线线，长长度度一一般般不不应应短短于于1m，小小球球应应选选密密度度较较大大的的金金属属球球，直直径径应应较较小小，一般不超过一般不超过2cm.2单单摆摆悬悬线线的的上上端端不不可可随随意意卷卷在在铁铁夹夹的的杆杆上上，应应夹夹紧在铁夹中，以免摆动发生摆线下滑，摆长改变紧在铁夹中，以免摆动发生摆线下滑，摆长改变3注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10.4摆摆球球摆摆动动时时，要要使使之之保保持持在在同同一一竖竖直直面面内内，不不要要形形成成圆圆锥锥摆摆，检检查查摆摆是是否否在在同同一一个个平平面面内内应应从从侧侧面面观观
8、察察摆摆的摆动情况的摆动情况5计计算算单单摆摆的的振振动动次次数数时时，应应以以摆摆球球通通过过最最低低位位置置时时开开始始计计时时，以以后后摆摆球球应应从从同同一一方方向向通通过过做做有有标标志志的的最最低低点点时时计计数数，并并且且采采用用倒倒数数到到0开开始始记记时时计计数数的的方方法法，即即4、3、2、1、0，在在数数到到“0”时时同同时时按按下下秒秒表表开开始始记记时时计计数数6要要测测出出30到到50次次全全振振动动的的时时间间，取取平平均均值值的的办办法法求周期求周期.实验目的实验目的测测定玻璃折射率定玻璃折射率实验器材实验器材玻玻璃璃砖砖，白白纸纸，大大头头针针，量量角角器器，
9、圆圆规规，三三角角板板，图图钉钉实验原理实验原理如如图图所示所示用用插插针针法法找找出出与与入入射射光光线线AO对对应应的的出出射射光光线线OB，确确定定出出O点点，画画出出折折射射光光线线OO，然然后后测测量量出出角角1和和2的的度度数，根据数，根据n 计计算出玻璃的折射率算出玻璃的折射率实验步骤实验步骤1用图钉把白纸固定在木板上用图钉把白纸固定在木板上2在在白白纸纸上上画画一一条条直直线线aa，并并取取aa上上的的一一点点O为为入入射点，作过射点，作过O的法线的法线MN.3画画出出线线段段AO作作为为入入射射线线，并并在在AO上上插插上上P1、P2两根大头针两根大头针4在在白白纸纸上上放放
10、上上玻玻璃璃砖砖，使使其其中中一一个个长长边边与与直直线线aa对齐，并画出另一条对齐线对齐，并画出另一条对齐线bb.5通通过过玻玻璃璃砖砖观观察察并并调调整整视视线线方方向向，使使P1的的像像被被P2挡挡住住，然然后后在在观观察察一一侧侧插插上上大大头头针针P3，使使P3挡挡住住P2、P1的的像，再插上像，再插上P4挡住挡住P3和和P2、P1的像的像6移移去去玻玻璃璃砖砖，拔拔去去大大头头针针，由由大大头头针针P3、P4的的针针孔孔位位置置确确定定出出射射光光线线OB及及出出射射点点O，连连接接O、O得得线线段段OO.7用用量量角角器器测测量量入入射射角角1和和折折射射角角2，并并查查出出其其
11、正正弦弦值值sin1和和sin2.8改改变变入入射射角角，重重复复实实验验，算算出出不不同同入入射射角角时时的的，并取平均并取平均值值数据处理数据处理1作作sin1sin2图图象象：改改变变不不同同的的入入射射角角1，测测出出不同的折射角不同的折射角2，作，作sin1sin2图象，由图象，由n可可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率2“单单位位圆圆法法”确定确定sin1、sin2，计计算折射率算折射率n.以以入入射射点点O为为圆圆心心，以以一一定定长长度度R为为半半径径画画圆圆，交交入入射射光光线线OA于于E点点，交交折折射射光光线线OO于于E点点，
12、过过E作作NN的的垂垂线线EH.过过E作作NN的垂的垂线线EH.如如图图所示，所示，OEOER，则则n .只只要要用用刻刻度度尺尺测测出出EH、EH的的长长度度就可以求出就可以求出n.注意事项注意事项1玻璃砖应选用厚度、宽度较大的玻璃砖应选用厚度、宽度较大的2大头针要插得竖直，且间隔要大些大头针要插得竖直，且间隔要大些3入射角不宜过大或过小，一般在入射角不宜过大或过小，一般在1575之间之间4玻玻璃璃砖砖的的折折射射面面要要画画准准，不不能能用用玻玻璃璃砖砖界界面面代代替替直尺画界线直尺画界线5实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变.实验目的实验目
13、的1了解光波了解光波产产生生稳稳定干涉定干涉现现象的条件象的条件2观观察双察双缝缝干涉干涉图样图样3测测定定单单色光的波色光的波长长实验原理实验原理单单色色光光通通过过单单缝缝后后，经经双双缝缝产产生生稳稳定定的的干干涉涉图图样样，图图样样中中相相邻邻两两条条亮亮(暗暗)纹纹间间距距x与与双双缝缝间间距距d、双双缝缝到到屏屏的的距离距离l、单色光的波长、单色光的波长之间满足之间满足dx/l.实验器材实验器材双缝干涉仪一套，米尺，测量头双缝干涉仪一套，米尺，测量头实验步骤实验步骤1如如下下图图所所示示，把把直直径径约约10cm、长长约约1m的的遮遮光光筒筒水水平平放放在在光光具具座座上上，遮遮光
14、光筒筒的的一一端端装装有有双双缝缝，另另一一端端装装有有毛玻璃屏毛玻璃屏2接接好好光光源源，打打开开开开关关，调调节节光光源源的的高高度度，使使它它发发出的光束能出的光束能够够沿着遮光筒的沿着遮光筒的轴线轴线把屏照亮把屏照亮3安安装装单单缝缝和和双双缝缝，单单缝缝和和双双缝缝间间距距离离约约为为5cm10cm，使使缝缝相相互互平平行行，中中心心大大致致位位于于遮遮光光筒筒的的轴轴线线上上，这时这时在屏上就会看到白光的双在屏上就会看到白光的双缝缝干涉干涉图样图样4在在单单缝缝和和光光源源间间放放上上滤滤光光片片，观观察察单单色色光光的的双双缝缝干涉干涉图样图样5分分别别改改变滤变滤光片和双光片和
15、双缝缝，观观察干涉察干涉图样图样的的变变化化6已已知知双双缝缝间间的的距距离离d，测测出出双双缝缝到到屏屏的的距距离离l，用用测测量量头测头测出相出相邻邻两条亮两条亮(或暗或暗)纹间纹间的距离的距离x，由，由 计计算算单单色光的波色光的波长长7换换用用不不同同颜颜色色的的滤滤光光片片，观观察察干干涉涉条条纹纹间间距距的的变变化，并求出相化，并求出相应应色光的波色光的波长长命命题题规规律律考考查查用用单单摆摆测测重重力力加加速速度度的的实实验验原原理理、步步骤、误差分析骤、误差分析考考例例1(2008天天津津)某某同同学学利利用用单单摆摆测测定定当当地地重重力力加加速速度度，发发现现单单摆摆静静
16、止止时时摆摆球球重重心心在在球球心心的的正正下下方方，他他仍仍将将从从悬悬点点到到球球心心的的距距离离当当作作摆摆长长L，通通过过改改变变摆摆线线的的长长度度，测测得得6组组L和和对对应应的的周周期期T，画画出出LT2图图线线，然然后后在在图图线线上上选选取取A、B两两个个点点，坐坐标标如如图图所所示示他他采采用用恰恰当当的的数数据据处处理理方方法法，则则计计算算重重力力加加速速度度的的表表达达式式应应为为g_.请请你你判判断断该该同同学学得得到到的的实实验验结结果果与与摆摆球球重重心心就就在在球球心心处处的的情情况相比，将况相比，将_(填填“偏大偏大”、“偏小偏小”或或“相同相同”)解解析析
17、设设A、B两两情情况况的的摆摆线线长长为为LA和和LB，球球心心到到重重心心的的距距离离为为L，所所以以A、B两两情情况况的的实实际际摆摆长长分分为为LAL和和LBL，根根据据周周期期公公式式T2 得得l ，则则LAL ，LBL ，从从式式子子中中可可以以看看出出，最最终终的的结结果果与与重重心的位置无关，所以不影响心的位置无关，所以不影响g值的测量值的测量在在做做“用用单单摆摆测测定定重重力力加加速速度度”的的实实验验时时，用用摆摆长长L和和周周期期T计计算算重重力力加加速速度度的的公公式式是是g_.如如果果已已知知摆摆球球直直径径为为2.00cm，用用刻刻度度尺尺的的零零刻刻度度线线对对准
18、准摆摆线线的的悬悬点点，摆摆线线竖竖直直下下垂垂，如如图图甲甲所所示示，那那么么单单摆摆摆摆长长是是_如如果果测测定定了了40次次全全振振动动的的时时间间如如图图乙乙中中秒秒表表所所示示，那那么么秒秒表表读读数是数是_s单摆单摆的的摆动摆动周期是周期是_s.解解析析这这是是一一道道考考查查学学生生观观察察能能力力和和刻刻度度尺尺及及秒秒表表的的读读数数方方法法的的考考题题关关于于秒秒表表的的读读数数问问题题，高高考考题题中中不不只只一一次次出出现现过过，但但是是学学生生仍仍不不会会读读，主主要要原原因因是是不不清清楚楚分分针针(短短针针)和和秒秒针针(长长针针)之之间间的的关关系系因因此此此此
19、题题仍仍具具有有较较强强的的考考查查功功能能单单摆摆的的摆摆长长应应等等于于测测量量值值88.40cm减减去去摆摆球球的的半径半径1.00cm，得到，得到87.40cm.命命题题规规律律根根据据测测定定玻玻璃璃的的折折射射率率的的原原理理和和步步骤骤，判判断测量方法是否正确或分析实验误差断测量方法是否正确或分析实验误差考考例例2一一块块玻玻璃璃砖砖有有两两个个相相互互平平行行的的表表面面，其其中中一一个个表表面面是是镀镀银银的的(光光线线不不能能通通过过此此表表面面)现现要要测测定定此此玻玻璃璃的的折折射射率率给给定定的的器器材材还还有有：白白纸纸、铅铅笔笔、大大头头针针4枚枚(P1、P2、P
20、3、P4)、带带有刻度的直角三角板、量角器有刻度的直角三角板、量角器实实验验时时，先先将将玻玻璃璃砖砖放放到到白白纸纸上上，使使上上述述两两个个相相互互平平行行的的表表面面与与纸纸面面垂垂直直在在纸纸上上画画出出直直线线aa和和bb，aa表表示示镀镀银银的的玻玻璃璃表表面面，bb表表示示另另一一表表面面，如如图图所所示示然然后后，在在白白纸纸上上竖竖直直插插上上两两枚枚大大头头针针P1、P2(位位置置如如图图)用用P1、P2的连线表示入射光线的连线表示入射光线(1)为为了了测测量量折折射射率率，应应如如何何正正确确使使用用大大头头针针P3、P4？_.(试试在在题图题图中中标标出出P3、P4的位
21、置的位置)(2)然然后后，移移去去玻玻璃璃砖砖与与大大头头针针试试在在题题图图中中通通过过作作图图的的方方法法标标出出光光线线从从空空气气到到玻玻璃璃中中的的入入射射角角1与与折折射射角角2.简简要写出作要写出作图图步步骤骤(3)写出用写出用1、2表示的折射率公式表示的折射率公式为为n_.解解析析(1)在在bb一一侧侧观观察察P1、P2(经经bb折折射射，aa反反射射，再再经经bb折折射射后后)的的像像，在在适适当当的的位位置置插插上上P3，使使得得P3与与P1、P2的的像像在在一一条条直直线线上上，即即让让P3挡挡住住P1、P2的的像像；再再插插上上P4，让让它它挡挡住住P2(或或P1)的的
22、像像和和P3.P3、P4的的位位置置如如图图所所示示(2)过过P1、P2作直线与作直线与bb交于交于O；过过P3、P4作直线与作直线与bb交于交于O；利用刻度尺找到利用刻度尺找到OO的中点的中点M；过过O点点作作bb的的垂垂线线CD，过过M点点作作bb的的垂垂线线与与aa相相交与交与N，如图所示，连接，如图所示，连接ON.P1OD1，CON2.(3)由由(2)知知n .答案答案(1)详见详见解析解析(2)详见详见解析解析(3)在利用插在利用插针针法法测测定玻璃定玻璃砖砖折射率的折射率的实验实验中：中：(1)甲甲同同学学在在纸纸上上正正确确画画出出玻玻璃璃砖砖的的两两个个界界面面aa和和bb后后
23、，不不小小心心碰碰了了玻玻璃璃砖砖使使它它向向aa方方向向平平移移了了少少许许，如如图图甲所示，甲所示，则则他他测测出的折射率将出的折射率将_；(2)乙乙同同学学在在画画界界面面时时，不不小小心心将将两两界界面面aa、bb间间距距画画得得比比玻玻璃璃砖砖宽宽度度大大些些，如如图图乙乙所所示示，则则他他测测得得折折射射率率_(选选填填“偏大偏大”“偏小偏小”或或“不不变变”)解解析析(1)如如图图a所所示示，甲甲同同学学测测得得的的入入射射角角和和折折射射角都没有受到影响，因此测得的折射率将不变角都没有受到影响，因此测得的折射率将不变(2)如如图图b所所示示，乙乙同同学学测测得得的的入入射射角角
24、不不受受影影响响，但但测测得的折射角比真实值偏大，因此测得的折射率偏小得的折射角比真实值偏大，因此测得的折射率偏小答案答案(1)不不变变(2)偏小偏小命题规律命题规律由双缝干涉的实验原理，根据由双缝干涉的实验原理，根据x ，计算波长，计算波长考考例例3利利用用图图中中装装置置研研究究双双缝缝干干涉涉现现象象时时，有有下下面几种面几种说说法：法：A将屏移近双将屏移近双缝缝，干涉条，干涉条纹间纹间距距变变窄窄B将将滤滤光光片片由由蓝蓝色色的的换换成成红红色色的的，干干涉涉条条纹纹间间距距变变宽宽C将将单单缝缝向向双双缝缝移移动动一一小小段段距距离离后后，干干涉涉条条纹纹间间距距变宽变宽D换换一一个
25、个两两缝缝之之间间距距离离较较大大的的双双缝缝，干干涉涉条条纹纹间间距距变变窄窄E去掉去掉滤滤光片后，干涉光片后，干涉现现象消失象消失其中正确的是：其中正确的是：_.解解析析由由条条纹纹间间距距公公式式x ，d指指双双缝缝间间距距，l指指双双缝缝到到屏屏的的距距离离，由由此此可可知知：A项项中中l减减小小，x减减小小；B项项中中变变大大，x变变大大；D项项中中d变变大大，x变变小小故故A、B、D正正确确答案答案ABD现现有有毛毛玻玻璃璃屏屏A、双双缝缝B、白白光光光光源源C、单单缝缝D和和透透红红光光的的滤滤光光片片E等等光光学学元元件件，要要把把它它们们放放在在图图(1)所所示示的的光光具具
26、座上座上组组装成双装成双缝缝干涉装置，用以干涉装置，用以测测量量红红光的波光的波长长(1)将将白白光光光光源源C放放在在光光具具座座最最左左端端，依依次次放放置置其其它它光光学学元元件件，由由左左至至右右，表表示示各各光光学学元元件件的的字字母母排排列列顺顺序序应应为为C、_、A.(2)本本实验实验的步的步骤骤有：有：取取下下遮遮光光筒筒左左侧侧的的元元件件，调调节节光光源源高高度度，使使光光束束能能直接沿遮光筒直接沿遮光筒轴线轴线把屏照亮；把屏照亮；按按合合理理顺顺序序在在光光具具座座上上放放置置各各光光学学元元件件，并并使使各各元元件的中心位于遮光筒的件的中心位于遮光筒的轴线轴线上；上；用
27、米尺用米尺测测量双量双缝缝到屏的距离；到屏的距离；用用测测量量头头(其其读读数数方方法法同同螺螺旋旋测测微微器器)测测量量数数条条亮亮纹纹间间的距离的距离在操作步在操作步骤骤时还应时还应注意注意_和和_(3)将将测测量量的的分分划划板板中中心心刻刻线线与与某某条条亮亮纹纹中中心心对对齐齐，将将该该亮亮纹纹定定为为第第1条条亮亮纹纹，此此时时手手轮轮上上的的示示数数如如图图(2)所所示示然然后后同同方方向向转转动动测测量量头头，使使分分划划板板中中心心刻刻线线与与第第6条条亮亮纹纹中中心心对对齐齐，记记下下此此时时图图(3)中中手手轮轮上上的的示示数数_mm，求得相，求得相邻邻亮亮纹纹的的间间距距x为为_mm.(4)已已知知双双缝缝间间距距d为为2.0104m，测测得得双双缝缝到到屏屏的的距距离离l为为0.700m，由由计计算算式式_，求求得得所所测测红红光光波波长长为为_mm.答案答案(1)EDB(2)单缝单缝和双和双缝间缝间距距5cm10cm使使单缝单缝与双与双缝缝相互平行相互平行(3)13.8702.310 66102 请同学们认真完成课后强化作业