- 单摆
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在做单摆测定重力加速度的实验时,用摆长为l和周期为T,计算重力加速度公式是g=______.若已测得单摆完成40次全振动用时为t,则单摆振动的周期为T=______.
正确答案
解析
解:单摆的周期公式为:T=可得重力加速度的表达式为g=
,单摆完成一次全振动的时间为一个周期,由题意知单摆完成40次全振动的时间为t,则单摆的周期T=
.
故答案为:,
在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,有人提出以下几点建议,其中对提高测量结果精确度有利的是______
A.适当加长摆线
B.质量相同、体积不同的摆球,应选用体积较大的
C.单摆偏离平衡位置的角度越大越好
D.当单摆经过平衡位置时开始计时,经过一次全振动后停止计时,用此时间间隔作为单摆振动的周期
其中对提高测量结果精确度有利的是______.实验测得此摆的摆长为L,并用秒表测得但摆在t时间内恰好完成n次全振动,则可算出重力加速度g的值为______.
正确答案
AC
AC
解析
解:A、单摆的摆长越长,周期越大,适当加长摆长,便于测量周期.故A正确.
B、要减小空气阻力的影响,应选体积较小的摆球.故B错误.
C、单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动,则单摆偏离平衡位置的角度不能太大,一般不超过5°.故C错误.
D、单摆周期较小,把一次全振动的时间作为周期,测量误差较大,应采用累积法,测多个周期的时间取平均值作为单摆的周期.故D错误.
故选AC.
实验测得此摆的摆长为L,并用秒表测得但摆在t时间内恰好完成n次全振动,周期T=
由单摆周期公式T=2π,得g=
故答案为:AC,
某同学想在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小约为3cm、外形不规则的大理石代替小球.他设计的实验步骤如下:
A.将石块和细尼龙线系好,结点为M,将尼龙线的上端固定于O点,如图所示;
B.用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长;
C.将石块拉开一个大约α=5°的角度,然后由静止释放;
D.从摆球摆到最高点时开始计时,测出30次全振动的总时间t,由T=得出周期;
E.改变OM间尼龙线的长度再做几次实验,记下每次相应的l和T;
F.求出多次实验中测得的l和T的平均值,作为计算时用的数据,代入公式g=()2l,
求出重力加速度g.
(1)该同学以上实验步骤中有重大错误的是______.
(2)该同学用OM的长作为摆长,这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值______(填“偏大”或“偏小”).
(3)用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难?
正确答案
解析
解:(1)该同学以上实验步骤中有重大错误的是:
B(摆长应从悬点到大理石块的质心)、D、(测量时间应从单摆摆到最低点开始)、F(必须先分别求和各组L和T值对应的g,再取所求得的各个g的平均值).
(2)由单摆的周期公式T=2π解得:g=
.可知,该同学用OM的长作为摆长,摆长偏小,由此式可知,g的测量值偏小.
(3)能准确的测量重力加速度,减小误差的方法:
Ⅰ.可以用改变摆长的方法;Ⅱ.画T2-L图象求斜率
故答案为:(1)BDF;(2)偏小;(3)图象法.
在利用单摆测定重力加速度的实验中,若测得的g值偏大,可能的原因是( )
正确答案
解析
解:根据单摆的周期公式推导出重力加速度的表达式g=,
AB、从上面的表达式可得,重力加速度与小球的质量、摆的振幅都无关,故AB错误;
C、将摆线的长误为摆长,即测量值偏小,所以重力加速度的测量值就偏小.故C错误;
D、单摆振动n次的时间t,单摆的周期T=,若误记做n+1次,则:T测=
,即周期的测量值小于真实值,所以重力加速度的测量值偏大.故D正确.
故选:D.
在做“用单摆测定重力加速度”的实验中:
(1)用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=______.
(2)如果已知摆球直径为2.0cm,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______m.如果测定了40次全振动的时间为75.2s,那么测定的重力加速度的值是______m/s2.
(3)(单选)实验中若测得重力加速度g偏小,原因是______
A.小球质量太大 B.振动时,摆线偏角太小
C.将线长记作摆长 D.将n次全振动记作n+1次全振动.
正确答案
0.874
9.76
C
解析
解:(1)根据单摆周期公式T=2π,得到g=
;
(2)单摆摆长=摆球半径+摆线长度
故摆长l=cm=87.4cm=0.874m;
重力加速度为:g==
≈9.76m/s2;
(3)根据单摆的周期公式T=2π,得到g=
;
A、B、从上面的表达式可得,重力加速度与小球的质量、摆的振幅都无关,故A错误,B错误;
C、将摆线的长误为摆长,故摆长的测量值偏小,根据g=,重力加速度的测量值就偏小.故C正确;
D、单摆振动n次的时间t,单摆的周期T=,若误记做n+1次,则周期的测量值小于真实值,根据g=
,重力加速度的测量值偏大.故D错误.
故选:C;
故答案为:
(1);
(2)0.874,9.76;
(3)C.
某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中,先测得摆线长为101.00cm,摆球直径为2.00cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s.则:
(1)他测得的重力加速度g=______m/s2.(计算结果取三位有效数字)
(2)他测得的g值偏小,可能原因是:______
A.测摆线长时摆线拉得过紧.
B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了.
C.开始计时时,秒表过迟按下.
D.实验中误将49次全振动计为50次.
(3)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T,从而得出一组对应的l和T的数值,再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线,并求得该直线的斜率K.则重力加速度g=______.(用K表示)
(4)某同学在进行“研究弹簧振子的周期和小球质量的关系”课题实验时,利用如图甲所示装置进行了如下的实验:让弹簧振子穿过一光滑的水平横杆,在弹簧振子的小球上安装一枝笔,下面放一条纸带.当小球振动时,垂直于振动方向以恒定的加速度拉动纸带,加速度大小为α,这时笔在纸带上画出如图乙所示的一条曲线,请根据图乙中所测得的长度S1、S2,写出计算弹簧振子振动周期的表达式:T=______.
正确答案
9.76
B
;
解析
解:(1)单摆的摆长L=l线+=102.00cm.
单摆振动50次所用的时间为101.5s,所以T=2.03s
根据周期公式T=2,根据此公式变形得到g=
L=9.76m/s2.
(2)根据周期公式T=2,此公式变形得到g=
L
A、测摆线时摆线拉得过紧,则摆长的测量量偏大,则测得的重力加速度偏大.故A错误.
B、摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了,振动周期变大,而测得的摆长偏小,则测得重力加速度偏小.故B正确.
C、开始计时,秒表过迟按下,测得单摆的周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故C错误.
D、实验中误将49.5次全振动数为50次.测得周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故D错误.
故选:B
(3)根据周期公式T=2,此公式变形得到T2=
,以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线,并求得该直线的斜率K=
,即g=
(4)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2,有:S2-S1=aT2,解得T=;
故答案为:(1)9.76(2)B(3)(4)
;
A.用单摆测定重力加速度;
B.研究匀变速直线运动;
C.验证机械能守恒定律;
D.验证动量守恒定律;
E.验证力的平行四边形定则;
上述实验中需要打点计时器的实验是______;需要天平的实验是______;需要刻度尺(含米尺或三角板)的实验是______.
正确答案
AD
D
ABCDE
解析
解:用单摆测定重力加速度,需要测量摆长周期,则需要秒表、刻度尺、游标卡尺等
测定匀变速直线运动的实验中,需要测量纸带点迹的长度,所以需要的器材有刻度尺、打点计时器.
验证机械能守恒,需要通过纸带求解瞬时速度和下降的距离,所以需要打点计时器、刻度尺等.
碰撞中的动量守恒需要测量物体的质量,则需要天平,测量水平距离,需要刻度尺.
验证力的平行四边形定则需要弹簧测力,利用刻度尺画力.
所以需要使用打点计时器的实验有AD,需要使用天平的实验有D,需要刻度尺(含米尺或三角板)的实验是ABCDE,
故答案为:AD,D,ABCDE.
如图某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中秒表读数为______s.
正确答案
100.5
解析
解:内圈读数:90s,外圈读数10.5s,总读数为:100.5s;
故答案为:100.5
宝强同学在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验,但没有合适的摆球,他只好找到一块大小为3cm左右,外形不规则的大理石块代替小球.实验步骤如下:
A.将石块用细尼龙线系好,结点为M,将尼龙线的上端固定于O点
B.用刻度尺测量OM间尼龙线的长度L作为摆长
C.将石块拉开一个大约α=30°的角度,然后由静止释放
D.从摆球摆到平衡位置时该开始计时,测出30次全振动的总时间为t,由T=t/30得出周期
E.改变OM间尼龙线的长度,再做几次实验,记下相应的L和T
F.求出多次实验中测得的L和T的平均值作为计算时使用的数据,
代入公式g=,求出重力加速度g
(1)你认为该同学以上实验步骤中有明显错误的是______(填序号);
(2)宝强同学又换了一种做法:先使OM间尼龙线长度为某个值,测出其周期T1;后使OM间尼龙线长度比原来伸长了△L,再测出摆的周期T2.那么,重力加速度的值可以表示为______(用T1、T2、△L表示).
正确答案
解析
解:(1)B(摆长应从悬点到大理石块的质心);
C(摆角太大,不能看作简谐运动);
F(必须先分别求和各组L和T值对应的g,再取所求得的各个g的平均值);
(2)摆线长为L时的单摆的振动周期T1,
T1=2π
摆线伸长适当的长度△L后,其振动周期T2.
T2=2π
联立解得:g=
故答案为:(1)BCF;(2).
在“用单摆测定重力加速度”的实验中:若用L表示摆长,T表示周期,那么重力加速度的表达式为g=______.如图游标卡尺的读数为______cm;螺旋千分尺的读数为______mm.
正确答案
0.375
20.685
解析
解:单摆的周期公式T=2π,得到g=
.游标卡尺的读数为:3mm+0.05×15mm=3.75mm=0.375cm
螺旋测微器的读数为:20.5mm+0.01×18.5mm=205.685mm.
故答案为: 0.375 20.685
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