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《2020版物理浙江高考选考一轮复习讲义：选修3-4第十一章实验14探究单摆周期与摆长的关》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、卖殓14探老单摆周期与摆长的关糸紧抓教材落实基础实验基础梳理—、实验原理单摆在偏角0<5°时，摆球的运动可看做简谐运动，用累积法测出72次全振动的时间/,则算得T=±,同时量得悬点到小球上端和下端距离厶和？2,则单摆的摆长/=呼,然后用图象法寻找周期T与摆长/的定量关系。二、实验装置图及器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线（约1米）、停表、毫米刻度尺和三角板。三、实验步骤1.让细线的一端穿过金属小球的小孔，然后打一个比小孔大一些的线结，做成单摆。2.把细线的上端用铁夹
2、古
3、定在铁架台上，把铁架
4、台放在实验桌边，使铁夹仲到桌面以外，让摆球白然下垂，在单摆平衡位置处作上标记，如图所示。3•用毫米刻度尺量出悬点到小球上端和下端距离爪？2,计算出摆长1=呼。4.把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度（不超过5。），然后放开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成30〜50次全振动所用的时间/,计算出金展小球完成一次全振动所用时间，这个时间就是单摆的振动周期，即T=*N人全振动的次数），反复测3次，再计算出周期的平均值卩=5.改变摆长、重做儿次实骑。6.用图彖法探究周期和摆长的关系。四、数据处理图象法由单摆
5、周期公式不难推出：/=是尸，因此，分别测出一系列摆长/对应的周期T,作八图象，图象应是一条通过原点的直线，如图所示，求岀图线的斜率静,即可利用g=4兀段求得重力加速度值。注意事项1.构成单摆的条件：细线的质量要小、弹性要小，选用体积小、密度大的小球，摆角不超过5。。2.要使摆球在同一竖直面内摆动，不能形成圆锥摆，方法是将摆球拉到一定位置后由静止释放。3.用毫米刻度尺量出摆线长度儿用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半径厂,计算出摆长l=lf+ro4.测周期的方法(1)要从摆球过平衡位置时开始计时。因为此处速度大
6、、计时误差小，而最高点速度小、计时误差大。(2)要测多次全振动的吋间来计算周期。如在摆球平衡位置时开始计吋，II在数“零”的同时按下秒表，以后每当摆球从同一方向通过平衡位置时计数1次。实验热点突破实验热点各不击破【例】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1所示。这样做的目的是(填字母代号)。图1A.保证摆动过程中摆长不变A.可使周期测量得更加准确B.需要改变摆长时便于调节C.保证摆球在同一竖直平面内摆动(1)
7、他组装好单摆后在摆球自然悬垂的情况下，用毫米刻度尺量得悬点到摆球最低端和上端的长度/]=0.999Om,/2=0.9870m,则单摆摆长为(2)下列振动图彖真实地描述了对摆长约为1m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吋开始，A、B、C均为30次全振动的图象，已知sin5。=0.087,sin15。=0.26,这四种操作过程合乎实验要求H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)摆长
8、匸仔^=0.9930m。(3)单摆振动的摆角0W5。,当8=5。时单摆振动的振幅A=/sin5°=0.087m=8.7cm,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，B、C、D错误。答案(1)AC(2)12.00.9930(3)A
9、跟进题组多角练透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，各白利用先进的D1S系统较准确地探究了“单摆的周期丁与摆长厶的关系”，他们通过校园网交换了实验数据，并由计算机绘制了八一厶图象，如图2甲所示。去北大的同学所测实验结果对应的图线是(选填“/T或“矿)。
10、另外，在南大做探究的同学述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±=o解析由T=2tt图2根据图甲可知誓〉誓，即gAVgb，因为北大47T更靠近北极，其所在地的重力加速度更大些，所以应选B；根据图甲可知營=务鲁諾，由图乙可得令=
11、,由心严厶得比二盘勺。答案B21.用单摆测定重力加速度的实验装置如图3所示。(1)组装单摆时，应在下列器材屮选用(选填选项前的字母)。A.长度为1m左右的细线B.长度为30cm左右的细线C.直径为1$cm的塑料球D.直径为l・8cm的铁球(2)测出悬点O到小
12、球球心的距离(摆长)厶及单摆完成n次全振动所用的时间/,则重力加速度g=(用L、n、t表示)。(3)下表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。组次123摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期77s1.801.91重力加速度g/(m-s~2)9.749.73请计算出第3组实验中的T=s,g
