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- 2021-05-26 发布
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实验十一 探究单摆周期与摆长的关系
1.(2020·丽水质检)在“用单摆测定重力加速度”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.秒表 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)实验时对摆线偏离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<10°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,这样既能减小摆长的测量误差,又易于保证偏角θ不大于10°,而且由于振动缓慢,方便计数和计时.本实验所用的实际摆要符合理论要求,摆长要有1 m左右,应选用不易伸长的细线,摆球直径要小于2 cm,应选用较重的小球,故选A、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应是悬点到铅球的边缘的距离l加上铅球的半径r.铅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)A、C、E、H (2)小于10°
2.(2016·10月浙江选考)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,测量单摆的周期时,图中________(填“甲”“乙”或“丙”)作为计时开始与终止的位置更好些.
答案:乙
3.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时,先测得摆线长为101.00 cm,摆球直径为2.00 cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5 s,则
(1)他测得的重力加速度g=________m/s2.
(2)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与T的数据,再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线,
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并求得该直线的斜率k.则重力加速度g=________.(用k表示)
解析:(1)本次实验中的摆长l=L+r=(101.00+1.00)cm=1.020 0 m,周期T== s=2.03 s,
由公式g=可以解得g=9.76 m/s2.
(2)由公式g=得:T2=l,这是一条T2关于l的一元一次函数(如y=kx),所以它的斜率是k=,所以g=.
答案:(1)9.76 (2)
4.(2020·湖州质检)在做“用单摆测定重力加速度”的实验过程中:
(1)小李同学用游标卡尺测得摆球的直径如图所示,则摆球直径d=________cm.
(2)小张同学实验时却不小心忘记测量小球的半径,但测量了两次摆线长和周期,第一次测得悬线长为L1,对应振动周期为T1,第二次测得悬线长为L2,对应单摆的振动周期为T2,根据以上测量数据也可导出重力加速度的表达式为________.
解析:(1)游标卡尺为20分度,精确度为0.05 mm,主尺读数为20 mm,游标尺读数为0.05×6=0.30 mm,所以测得摆球的直径d=2.030 cm.
(2)设摆球半径为r,则:
T1=2π ,T2=2π
联立两式解得:g=.
答案:(1)2.030 (2)
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