- 用单摆测定重力加速度
- 共1159题
几名学生进行野外考察,登上一山峰后,他们想粗略测出山顶处的重力加速度.于是他们用细线拴好石块P系在树枝上做成一个简易单摆,如图所示.然后用随身携带的钢卷尺、电子手表进行了测量.同学们首先测出摆长L,然后将石块拉开一个小角度,由静止释放,使石块在竖直平面内摆动,用手表测出单摆振动的周期T.
(1)用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=______
(2)在测量摆动的周期时,甲同学从石块某次通过平衡位置时开始计时,数出以后石块通过平衡位置的次数n,用手表测出所用的时间t;乙同学从小钢球某次通过平衡位置时开始计时,并将这次通过平衡位置时记为1,将小钢球第二次沿同一方向通过平衡位置时记为2,第三次沿同一方向通过平衡位置时记为3,以此类推,一直数到n′,同时停表,手表显示时间为t′.你选择哪位同学的实验方法,并写出对应的单摆的周期表达式:______.
(3)若振动周期测量正确,但由于难以确定石块重心,测量摆长时只测量了悬线长做为摆长,所以用这次测量数据计算出来的山顶处重力加速度值比真实值______ (选填“偏大”、“偏小”或“相等”).
正确答案
解析
解:(1)由单摆的周期公式T=2π,得到:
g=
(2)甲同学从石块某次通过平衡位置时开始计时,数出以后石块通过平衡位置的次数n,用手表测出所用的时间t,故周期:T=;
乙同学测量的周期的个数为:,所以周期:T=
;
在一般的计算中,甲的方法比较简单.
(3)单摆的摆长应等于悬点到石块重心的距离,若测量摆长时只测量了悬线长做为摆长,摆长L偏小,则由重力加速度的表达式g=可知,重力加速度值比真实值偏小.
故答案为:(1);(2)甲:
;(3)偏小.
(2011秋•南宁校级期末)在“用单摆测定重力加速度”的实验中,若悬线长为L,摆球的半径为r,则摆长为______;实验时,单摆从平衡位置拉开的角度应很______;测定周期时,应从摆球通过______位置时开始计时,若单摆做n次全振动所用的时间为t,则周期为______.
正确答案
L+r
小
平衡位置
解析
解:该实验中,要选择细些的、伸缩性小些的摆线,长度要适当长一些,且摆长为悬线与球半径之和;并且选择体积比较小,密度较大的小球;在实验中,需要单摆的摆角小于5度,并且从平衡位置开始计时;单摆做n次全振动所用的时间为t,则周期为T=.
故答案为:L+r,小,平衡位置,
(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验时,用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=______.让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂,如图所示,那么单摆摆长是______.如果测定了40次全振动的时间如图中秒表所示,那么秒表读数是______s,
(2)下列给出的材料中应选择______作为摆球与摆线,组成单摆.
A.木球 B.铁球
C.柔软不易伸长的丝线 D.粗棉线
(3)实验中,测得重力加速度的值较当地重力加速度的值偏大,可能的原因是______
A.摆球的质量偏大B.单摆振动的振幅偏小
B.开始计时时,秒表过早按下
C.计算摆长时没有加上摆球的半径值
D.将实际振动次数n次误记成(n+1)次.
正确答案
99.05cm
100.4
BC
D
解析
解:(1)根据T=2,知g=
.单摆的摆长是悬点到球心的距离,为99.05cm.秒表小盘读数为90s,大盘读数为10.4s,所以秒表读数为100.4s.
(2)单摆在摆动过程中.阻力要尽量小甚至忽略不计,所以摆球选铁球;摆动时摆长不变,所以选柔软不易伸长的丝线.故B、C正确,A、D错误.
故选BC.
(3)A、由公式可知,周期与摆球的质量无关;故A错误;
B、开始计时时,秒表过早按下.测得时间偏长,周期偏大,根据g=,测得重力加速度偏小.故B错误.
C、计算摆长时没有加上摆球的半径值,测得的摆长偏小,根据g=,测得重力加速度偏小.故C错误.
D、将实际振动次数n次误记成(n+1)次.测得的周期偏小,根据g=,测得的重力加速度偏大.故D正确.
故选D.
故答案为:(1),99.05cm,100.4;(2)BC;(3)D.
在做“用单摆测重力加速度”的实验中,
(1)下面所给器材,选用那些器材较好,请把所选用的器材前的字母依次填写在题后的横线上.
A.长1m左右的细线 B.长30cm左右的细线
C.直径2cm的铁球 D.直径2cm的橡胶球
E.秒表 F.游村卡尺
G.最小刻度是厘米的直尺 H.最小刻度是毫米的直尺
所选用的器材为:______
(2)在“用单摆测重力加速度”的实验中,某同学测定了在不同摆长时的周期,数据如表所示:
①(3分)根据上表数据,为直观地反映l和T间的关系,请在图所示的方格坐标纸中以T2纵轴,以l为横轴,画出它们之间的关系图线.
②(每空3分)若画出来的图线斜率为k,则 k和重力加速度g之间的关系式为______,根据图象得到g=______m/s2.
③(每空1分)为减小实验误差,应从______位置开始计时,摆线偏开竖直的最大偏角θ满足______.
正确答案
解析
解:(1)由单摆周期公式T=2π
可得,g=
,要测量摆长,摆长等于摆线的长度加上摆球的半径,所以需要刻度尺和游标卡尺,需要测量周期,则需要秒表,摆线的长度大约1m左右,摆球需要密度较大的摆球,故选用的器材为A、C、E、F、H.
(2)①根据表中实验数据在坐标系内描出对应点,然后根据描出的点作出图象,图象如图所示;
②由单摆周期公式T=2π可得,T2=
L,T2-L函数图象的斜率k=
,由图象可知:k=
=4,
则重力加速度g==
≈9.9m/s2;
③为减小实验误差,应从平衡位置开始计时,摆线偏开竖直的最大偏角θ应小于小于50.
故答案为:(1)A、C、E、F、H;(2)①图象如图所示;②k=;9.9;③平衡;小于50.
某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中,先测得摆线长为l,摆球直径为d,然后用秒表记录了单摆完成全振动n次所用的时间为t.则
(1)该摆摆长为______.
(2)重力加速度的表达式为______.(用题中所给的字母表示)
正确答案
解析
解:(1)摆长应该是悬点到球心的长度,故可得摆长为:.
(2)单摆周期为:
由单摆周期公式:可得重力加速度表达式:
;
故答案为:(1);(2)
.
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