【优化探究】2014年新课标高考总复习人教物理选修3413探究单摆的运动用单摆测定重力加速度.docVIP

探究单摆的运动用单摆测定重力加速度 (时间：45分钟，满分：100分) [命题报告·教师用书独具] 知识点 题号 实验操作步骤 2 实验数据处理及误差分析 1、5 基本仪器的选取及读数 3、4、6 实验创新设计 7 1.“用单摆测定重力加速度”的实验中，误差主要来自(　　) 摆长测量中的误差　周期测量中的误差　摆角超过10°时产生的误差　由于π值的近似取值而带来的误差 A．　　　　　　　　B． C． D． 解析：根据T＝2π得到：g＝，主要误差来自摆长测量不准确和周期测量不准确． 答案：C 2．(2013年浙江杭州质检)一位同学做“用单摆测定重力加速度”的实验，在把摆球悬挂好后，以下步骤正确的是(　　) A．悬挂好单摆后，用米尺量出摆线的长度，得摆长L B．测周期T：把摆球拉起，然后放开，在摆球某次通过最低点时，按下停表开始计时，同时把这次通过最低点作为第一次，接着一直数到摆球第60次通过最低点时，按停表停止计时，读出这段时间t，算出单摆的周期T＝ C．把所测得的L和T代入单摆周期公式算出g，并写入实验报告 D．处理数据时，可以画T2-L图象也可以画L-T2图象 解析：用游标卡尺测出摆球直径D，摆长等于摆线长L＋，A错误；按下停表开始计时，并且把这次过最低点计为第一次，在时间t内，单摆经过了59个半周期，周期应为T＝ s，B错误；g应测量多次，然后取g的平均值作为实验结果，C错误；处理数据时，可以画T2-L图象也可以画出L-T2图象，但要注意两种图象的斜率不同，D正确． 答案：D 3．在“用单摆测重力加速度”的实验中： (1)下面所给器材中，选用哪些器材较好，请把所选用器材前的字母依次填写在题后的横线上． A．长1 m左右的细线 B．长30 cm左右的细线 C．直径2 cm的铅球 D．直径2 cm的铝球 E．停表 F．时钟 G．最小刻度是厘米的直尺 H．最小刻度是毫米的直尺 所选用的器材是________． (2)实验时对摆线偏开竖直线的偏角要求是________． 解析：本实验的原理：振动的单摆，当摆角5°时，其振动周期与摆长的平方根成正比，与重力加速度的平方根成反比，而与偏角的大小(振幅)、摆球的质量无关．周期公式为：T＝2π，变换这个公式可得g＝4π2.因此，本实验中测出单摆的摆长l和振动周期T，就可以求出当地的重力加速度g的值，本实验的目的是测量重力加速度g的值，而非验证单摆的振动规律．因此实验中应选用较长的摆长l，这样既易于保证偏角θ小于5°，又由于振动缓慢，方便计数和计时，故选A.本实验所用的实际摆要符合理论要求，摆长要有1 m左右，应选用无弹性的细线，摆球直径不要大于2 cm，应选用较重的小球，故选C.由于重力加速度g与周期的平方成反比，周期T的测量误差对g的影响是较大的，所用计时工具应选精确度高一些的，故选E.由于摆长l应是悬点到铅球的上边缘的距离加上铅球的半径，球半径用游标卡尺测量出(也可由教师测出后提供数据)，因此l应读数准确到毫米位．实验中应用米尺或钢卷尺来测量，故选H. 答案：(1)ACEH　(2)小于5° 4．(2011年高考福建卷)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：(1)用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为________cm. (2)小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是________．(填选项前的字母) 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 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：(1)游标卡尺读数＝主尺示数＋游标示数＝0.9 cm＋7×0.01 cm＝0.97 cm. (2)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，使阻力的影响较小，测得重力加速度误差较小，A、D错；摆球通过最低点100次，完成50次全振动，周期是，B错；摆长应是摆线长加上摆球半径，若用悬线的长度加直径，由g＝可知测出的重力加速度偏大，C对． 答案：(1)0.97　(2)C 5．下面是“用单摆测定重力加速度”的实验中获得的有关数据： 摆长l/m 0.5 0.6 0.8 1.1 周期T2/s2 2.0 2.5 3.2 4.5 (1)利用上述数据在坐标图中作出l-T2图象(如图所示)． (2)利用图象，取T2＝0.1×4π2 s2＝3.95 s2，求出重力加速度的值． 解析：(1)图象如图所示． (2)由图象中读出： 当T 2＝3.95 s2时， l＝0.97 m，(0.96,0.98均可) 则重力加速度 g＝＝ m/s2 ＝9.7 m/s2. 答案：(1)图象见解