(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機(jī)械振動 機(jī)械波 光 電磁波 實(shí)驗(yàn)14 探究單擺周期與擺長的關(guān)系學(xué)案.doc
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實(shí)驗(yàn)14 探究單擺周期與擺長的關(guān)系 一、實(shí)驗(yàn)原理 單擺在偏角θ<5時,擺球的運(yùn)動可看做簡諧運(yùn)動,用累積法測出n次全振動的時間t,則算得T=,同時量得懸點(diǎn)到小球上端和下端距離l1和l2,則單擺的擺長l=,然后用圖象法尋找周期T與擺長l的定量關(guān)系。 二、實(shí)驗(yàn)裝置圖及器材 帶有鐵夾的鐵架臺、中心有小孔的金屬小球,不易伸長的細(xì)線(約1米)、停表、毫米刻度尺和三角板。 三、實(shí)驗(yàn)步驟 1.讓細(xì)線的一端穿過金屬小球的小孔,然后打一個比小孔大一些的線結(jié),做成單擺。 2.把細(xì)線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上,把鐵架臺放在實(shí)驗(yàn)桌邊,使鐵夾伸到桌面以外,讓擺球自然下垂,在單擺平衡位置處作上標(biāo)記,如圖所示。 3.用毫米刻度尺量出懸點(diǎn)到小球上端和下端距離l1、l2,計(jì)算出擺長l=。 4.把單擺從平衡位置處拉開一個很小的角度(不超過5),然后放開金屬小球,讓金屬小球擺動,待擺動平穩(wěn)后測出單擺完成30~50次全振動所用的時間t,計(jì)算出金屬小球完成一次全振動所用時間,這個時間就是單擺的振動周期,即T=(N為全振動的次數(shù)),反復(fù)測3次,再計(jì)算出周期的平均值T=。 5.改變擺長、重做幾次實(shí)驗(yàn)。 6.用圖象法探究周期和擺長的關(guān)系。 四、數(shù)據(jù)處理 圖象法 由單擺周期公式不難推出:l=T2,因此,分別測出一系列擺長l對應(yīng)的周期T,作l-T2圖象,圖象應(yīng)是一條通過原點(diǎn)的直線,如圖所示,求出圖線的斜率k=,即可利用g=4π2k求得重力加速度值。 注意事項(xiàng) 1.構(gòu)成單擺的條件:細(xì)線的質(zhì)量要小、彈性要小,選用體積小、密度大的小球,擺角不超過5。 2.要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動,不能形成圓錐擺,方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放。 3.用毫米刻度尺量出擺線長度l′,用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑,即得出金屬小球半徑r,計(jì)算出擺長l=l′+r。 4.測周期的方法 (1)要從擺球過平衡位置時開始計(jì)時。因?yàn)榇颂幩俣却?、?jì)時誤差小,而最高點(diǎn)速度小、計(jì)時誤差大。 (2)要測多次全振動的時間來計(jì)算周期。如在擺球平衡位置時開始計(jì)時,且在數(shù)“零”的同時按下秒表,以后每當(dāng)擺球從同一方向通過平衡位置時計(jì)數(shù)1次。 【例】 某同學(xué)用實(shí)驗(yàn)的方法探究影響單擺周期的因素。 (1)他組裝單擺時,在擺線上端的懸點(diǎn)處,用一塊開有狹縫的橡皮夾牢擺線,再用鐵架臺的鐵夾將橡皮夾緊,如圖1所示。這樣做的目的是________(填字母代號)。 圖1 A.保證擺動過程中擺長不變 B.可使周期測量得更加準(zhǔn)確 C.需要改變擺長時便于調(diào)節(jié) D.保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動 (2)他組裝好單擺后在擺球自然懸垂的情況下,用毫米刻度尺量得懸點(diǎn)到擺球最低端和上端的長度l1=0.999 0 m,l2=0.987 0 m,則單擺擺長為______m。 (3)下列振動圖象真實(shí)地描述了對擺長約為1 m的單擺進(jìn)行周期測量的四種操作過程,圖中橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時開始,A、B、C均為30次全振動的圖象,已知sin 5=0.087,sin 15=0.26,這四種操作過程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是________(填字母代號)。 解析 (1)在“探究影響單擺周期的因素”實(shí)驗(yàn)中,要使單擺在擺動過程中擺長不變,而且擺長便于調(diào)節(jié),故選項(xiàng)A、C正確,B、D錯誤。 (2)擺長l==0.993 0 m。 (3)單擺振動的擺角θ≤5,當(dāng)θ=5時單擺振動的振幅A=lsin 5=0.087 m=8.7 cm,且為計(jì)時準(zhǔn)確,在擺球擺至平衡位置時開始計(jì)時,故選項(xiàng)A正確,B、C、D錯誤。 答案 (1)AC (2)12.0 0.993 0 (3)A 1.有兩個同學(xué)利用假期分別去參觀北大和南大的物理實(shí)驗(yàn)室,各自利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長L的關(guān)系”,他們通過校園網(wǎng)交換了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并由計(jì)算機(jī)繪制了T2-L圖象,如圖2甲所示。去北大的同學(xué)所測實(shí)驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)的圖線是________(選填“A”或“B”)。另外,在南大做探究的同學(xué)還利用計(jì)算機(jī)繪制了兩種單擺的振動圖象(如圖乙),由圖可知,兩單擺擺長之比=________。 圖2 解析 由T=2π 得,T2=L,根據(jù)圖甲可知>,即gA- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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