2025秋高考物理复习专题十二机械振动光学实验十二用单摆测定重力加速度课件（21页PPT）

(共21张PPT)
实验十二　用单摆测定重力加速度
1.实验器材
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 m）、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺.
2.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固定在铁架台上，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标记，如上图所示.
3.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）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、计时误差小，而最高点速度小、计时误差大.
②要测多次全振动的时间来计算周期.如在摆球过平衡位置时开始计时，且在数“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.
例题　用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过　　　　cm（保留1位小数）.（提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程.）
某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等.新单摆的摆长应该取为　　　cm.
6.9
96.8
变式1　（1）在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球直径的操作如图甲、乙所示.测量方法正确的是　　　　（填“甲”或“乙”）.
甲　　　　　　　　　 　　乙
乙
（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图丙所示.光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丁所示，则该单摆的振动周期为　　　　.若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将　　　　（填“变大”“不变”或“变小”），图丁中的Δt将　　　　（填“变大”“不变”或“变小”）.
丙　　　 　　　　丁　　
2t0
变大
变大
变式2　如图甲所示，某学习小组在实验室做“探究周期与摆长的关系”的实验.
（1）若用秒表测出单摆完成n次全振动所用
的时间t.请写出周期的表达式T=　　　　.
（2）若利用拉力传感器记录拉力随时间变化
的关系，由图乙可知，该单摆的周期T=　　　s.
（3）在多次改变摆线长度并测量后，根据实验数据，利用计算机作出周期与摆线长度的关系（T2-L）图线，并根据图线拟合得到方程T2=kL+b，由此可知当地的重力加速度g=　　　　，摆球半径r=　　　　（用k、b、π表示）.
甲
乙




知识巩固练
1.（多选）在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是 （　　）
A.适当加长摆线
B.质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的
C.单摆偏离平衡位置的角度不能太大
D.当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期
（本栏目对应学生用书P439）
AC
测摆长时，漏加小球半径
9.87
综合提升练
3.（2024年广东广雅中学模拟）用图示装置完成“探究单摆周期与摆长的关系”：
（1）用游标尺上有10个小格的游标卡尺测量摆球的直径，结果如图甲所示，可读出摆球的直径d为　　　　　cm.
1.88
（2）实验时，摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置激光光源与光敏电阻，如图乙所示，光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丙所示，则该单摆的周期为　　　　　.
2t0　
（3）多次改变细线的长度L（悬点到小球上方的距离），做出L与单摆周期的平方T2 之间的关系图像如图丁所示，则当地的重力加速度大小为
　　　　　（用a、d表示）.