2018版浙江省高考物理教师文档讲义:第十一章实验十六-探究单摆周期与摆长的关系(选考)(6页)

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2018版浙江省高考物理教师文档讲义:第十一章实验十六-探究单摆周期与摆长的关系(选考)(6页)

实验十六 探究单摆周期与摆长的关系(选考)‎ ‎[考纲解读] (1)练习使用秒表和米尺,测单摆的周期和摆长。(2)求出当地重力加速度g的值。(3)考查单摆的系统误差对测重力加速度的影响。‎ ‎1.实验原理图 ‎2.定性探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响 ‎(1)探究方法:控制变量法。‎ ‎(2)实验结论 ‎①单摆振动的周期与摆球的质量无关。‎ ‎②振幅较小时,周期与振幅无关。‎ ‎③摆长越长,周期越长;摆长越短,周期越短。‎ ‎3.定量探究单摆的周期与摆长的关系 ‎(1)周期的测量:用停表测出单摆N(30~50)次全振动的时间t,利用T=计算它的周期。‎ ‎(2)摆长的测量:用刻度尺测出细线长度l0,用游标卡尺测出小球直径D,利用l=l0+求出摆长。‎ ‎(3)数据处理:改变摆长,测量不同摆长及对应周期,作出T-l、Tl2或T- 图象,得出结论。‎ ‎4.周期公式 ‎(1)公式的提出:周期公式是荷兰物理学家惠更斯首先提出的。‎ ‎(2)公式:T=2π,即T与摆长l的二次方根成正比,与重力加速度g的二次方根成反比。‎ ‎(3)应用——测重力加速度:由T=2π得g=,即只要测出单摆的摆长l和周期T,就可以求出当地的重力加速度。‎ 考点一 实验原理及实验操作 ‎ 实验操作时应注意 ‎1.悬线顶端不能晃动,需用夹子夹住,保证顶点固定。‎ ‎2.摆球在同一平面内振动且摆角小于10°。‎ ‎3.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。‎ ‎4.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。‎ ‎5.选用一米左右的细线。‎ ‎1.根据单摆周期公式T=2π,可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示,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。‎ ‎(1)用游标卡尺测量小钢球直径,示数如图乙所示,读数为________mm。‎ ‎(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Δt即为单摆周期T E.拉开摆球,使摆线偏离平衡位置不大于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Δt,则单摆周期T= 解析 (1)该游标尺为十分度的,根据读数规则可读出小钢球直径大小为18.7 mm。‎ ‎(2)根据用单摆测量重力加速度的实验要求可知选项A、B、E正确。‎ 答案 (1)18.7 (2)ABE ‎2.某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。‎ ‎①他组装单摆时,在摆线上端的悬点处,用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线,再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧,如图所示。这样做的目的是________(填字母代号)。‎ A.保证摆动过程中摆长不变 B.可使周期测量得更加准确 C.需要改变摆长时便于调节 D.保证摆球在同一竖直平面内摆动 ‎②他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下,用毫米刻度尺从悬点量到摆球的最低端的长度L=0.999 0 m,再用游标卡尺测量摆球直径,结果如图所示,则该摆球的直径为______mm,单摆摆长为______m。‎ ‎③下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点表示计时开始,A、B、C均为30次全振动的图象,已知sin 5°=0.087,sin 15°=0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号)。‎ 解析 ①在“探究影响单摆周期的因素”实验中,要使单摆在摆动过程中摆长不变,而且摆长便于调节,故选项A、C正确、B、D错误。‎ ‎②摆球的直径d=12 mm+0×0.1 mm=12.0 mm 摆长l=L-=0.999 0 m-0.006 0 m=0.993 0 m。‎ ‎③单摆振动的摆角θ≤5°,当θ=5°时单摆振动的振幅A=lsin 5°=0.087 m=8.7 cm,且为计时准确,在摆球摆至平衡位置时开始计时,故选项A正确、选项B、C、D错误。‎ 答案 ①AC ②12.0 0.993 0 ③A 考点二 实验数据处理 ‎1.有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室,各自利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长L的关系”,他们通过校园网交换了实验数据,并由计算机绘制了T2-L图象,如图甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是________(选填“A”或“B”)。另外,在南大做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙),由图可知,两单摆摆长之比=________。‎ 解析 由T=2π 得,T2=L,根据图甲可知>,即gA
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