2020选考物理-选修3-4-第十一章-实验14-探究单摆周期与摆长的关系课件.pptx

1、1创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破实验实验14探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系2创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破一、实验原理一、实验原理3创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破二、实验装置图及器材二、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(约约1米米)、停表、毫、停表、毫米刻度尺和三角板。米刻度尺和三角板。4创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破三、实验步骤三、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。让细线的一端穿过金属小球的小孔

2、，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，在单摆平衡位置处作上标记，如图所示。以外，让摆球自然下垂，在单摆平衡位置处作上标记，如图所示。5创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破6创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破四、数据处理四、数据处理图象法图象法7创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破注意事项注意事项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，摆角构成单摆的条件：细线的质量要小、弹性要小，选

3、用体积小、密度大的小球，摆角不超过不超过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。静止释放。8创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破3.用毫米刻度尺量出摆线长度用毫米刻度尺量出摆线长度l，用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半，用游标卡尺测出摆球的直径，即得出金属小球半径径r，计算出摆长，计算出摆长llr。4.测周期的方法测周期的方法(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

4、速度小、计时误差大。速度小、计时误差大。(2)要测多次全振动的时间来计算周期。如在摆球平衡位置时开始计时，且在数要测多次全振动的时间来计算周期。如在摆球平衡位置时开始计时，且在数“零零”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。次。9创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破【例】【例】某同学用实验的方法探究影响单摆周期的因素。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

5、夹将橡皮夹紧，如图架台的铁夹将橡皮夹紧，如图1所示。这样做的目的是所示。这样做的目的是_(填字母代号填字母代号)。图图110创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破A.保证摆动过程中摆长不变保证摆动过程中摆长不变B.可使周期测量得更加准确可使周期测量得更加准确C.需要改变摆长时便于调节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，用毫米刻度尺量得悬点到摆球最低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端和上端的长度l10.999 0 m，l20.987 0 m，则单摆摆长为，

6、则单摆摆长为_m。(3)下列振动图象真实地描述了对摆长约为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，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，图中横坐标原点表示计时开始，A、B、C均为均为30次全振动的图象，已知次全振动的图象，已知sin 50.087，sin 150.26，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是，这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是_(填填字母代号字母代号)。11创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破解析解析(1)在在“探究影响单摆周期的因素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实验中，要使单摆在

7、摆动过程中摆长不变，而且摆长便于调节，故选项变，而且摆长便于调节，故选项A、C正确，正确，B、D错误。错误。(3)单摆振动的摆角单摆振动的摆角5，当，当5时单摆振动的振幅时单摆振动的振幅Alsin 50.087 m8.7 cm，且为计时准确，在摆球摆至平衡位置时开始计时，故选项，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，正确，B、C、D错误。错误。答案答案(1)AC(2)12.00.993 0(3)A12创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破图图213创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破答案答案B214创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破2.用单摆测定重力加速度的实验

8、装置如图用单摆测定重力加速度的实验装置如图3所示。所示。图图3(1)组装单摆时，应在下列器材中选用组装单摆时，应在下列器材中选用_(选填选项前的字母选填选项前的字母)。A.长度为长度为1 m左右的细线左右的细线B.长度为长度为30 cm左右的细线左右的细线C.直径为直径为1.8 cm的塑料球的塑料球D.直径为直径为1.8 cm的铁球的铁球15创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)测出悬点测出悬点O到小球球心的距离到小球球心的距离(摆长摆长)L及单摆完成及单摆完成n次全振动所用的时间次全振动所用的时间t，则重，则重力加速度力加速度g_(用用L、n、t表示表示)。(3)下表是某同学记录的下

9、表是某同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理。组实验数据，并做了部分计算处理。组次组次123摆长摆长L/cm80.0090.00100.0050次全振动时间次全振动时间t/s90.095.5100.5振动周期振动周期T/s1.801.91 重力加速度重力加速度g/(ms2)9.749.73 请计算出第请计算出第3组实验中的组实验中的T_s，g_m/s2。16创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破3.在在“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验中：的实验中：(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于摆动时偏角满足的条件是偏角小于5，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最为了

10、减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最_(填填“高高”或或“低低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图4甲中停表示数为一单摆全振动甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为次所用的时间，则单摆振动周期为_。图图417创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)用最小刻度为用最小刻度为1 mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。O为悬挂点，从图为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为乙中可知单摆的摆长为_m。(3)若用若用L表示摆长，表示摆长，T

11、表示周期，那么重力加速度的表达式为表示周期，那么重力加速度的表达式为g_。(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙学生乙说：说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中这两个学生中_。A.甲的说法正确甲的说法正确B.乙的说法正确乙的说法正确C.两学生的说法都是错误的两学生的说法都是错误的18创新设计创新设计实验基础梳理实验热点突破(2)从悬点到球心的距离即为摆长，可得从悬点到球心的距离即为摆长，可得L0.998 0 m。(4)由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动周期变大，选项效重力加速度减小，因而振动周期变大，选项A正确。正确。19本节内容结束