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课件网) 实验十四：探究单摆运动、用单摆测定重力加速度 一、实验原理与操作 二、数据处理与误差分析 1.数据处理 两种误差 产生原因 减小方法 偶然误差 测量时间(单摆周 期)及摆长时产生误差 ①多次测量再求平均值 ②计时从单摆经过平衡位置时开始 系统误差 主要来源于单摆模型本身 ①摆球要选体积小、密度大的 ②最大摆角要小于5° 2.误差分析 三、注意事项 1.选择摆线时应尽量选择细、轻且不易伸长的线，长度一 般在 1 m 左右，小球应选用密度较大的金属球，直径应较小， 最好不超过 2 cm. 2.单摆悬线的上端不可随意卷在杆上，应夹紧在铁夹中， 以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的情况. 3.注意摆动时控制摆线偏离竖直方向的角度不超过 5°，可 通过估算振幅的办法掌握. 4.摆球摆动时，要使之保持在同一个竖直平面内，不要形 成圆锥摆. 5.计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置时开 始计时，为便于计时，可在摆球平衡位置的正下方做一标记.以 后摆球每次从同一方向通过最低位置时进行计数，且在数 “零”的同时按下停表，开始计时.最后秒表计时为 t，记数为 n， 【基础自测】 小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是( ) A.把单摆从平衡位置拉开 30°的摆角，并在释放摆球的同时 开始计时 B.测量摆球通过最低点 100 次的时间 t，则单摆周期为 t 100 C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公 式计算得到的重力加速度值偏大 D.选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小 解析：要使摆球做简谐运动，摆角应小于 5°，应选择密度 较大的摆球，阻力的影响较小，测得重力加速度的误差较小， A、D 错误；摆球通过最低点 100 次，完成 50 次全振动，周期 出的重力加速度值偏大.C 正确. 答案：C 考点 1 实验原理及操作 【典题 1】(2020 年新课标Ⅱ卷)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(保留一位小数).(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. 答案：7.0 96.8 考点 2 数据处理 【典题 2】(2020 年上海嘉定区调研)某同学想在家做“单 摆测定重力加速度”的实验，但没有合适的摆球，他找来一块 体积约为 3 cm3、外形不规则的金属块代替摆球，用细线将金属 块系好并悬挂于 O 点，金属块与细线结点为 M，如图 S14-1 所 示： 图 S14-1 (1)拉开金属块，由静止释放，当它摆到_____(填“最高 点”或“最低点”)开始计时，若金属块完成 n 次全振动，所用 的时间为 t，则摆动周期 T＝_____. (2)该同学用 OM 的长度作为摆长，多次改变摆长记录多组 L、T 值.若用公式法计算出各组的重力加速度，再取平均值，那 么得到的重力加速度与真实值相比_____(填“偏大”或 “偏小”). (3)为此他想改用图象法，以周期的平方 T2 为纵坐标，OM 的长度 L 为横坐标，做出 T2-L 图象.如果其他操作都无误，则他 作出的图象可能是图S14?2中的_____(选填“a”“b”或“c”)； 然后根据图象的斜率 k，就可测出该地的重力加速度 g＝_____. 图 S14-2 解析：(1)当金属块摆到最低点开始计时；若金属块完成 n 本实验常见的创新方法就是如果摆长不能精确测量的话， 比如摆长很长或悬挂的重物的重心不确定，我们可以利用改变 摆长的方法，测出两次摆长的差和两次分别摆动的周期，根据 单摆公式联立方程组求解.也可以用其他计时仪器测量周期. 【典题 3】(2020 年宁夏兴庆、银川一中三模)在探究“单 摆周期与摆长”的关系实验中，若摆 ... ...
