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选修1 第二章 机械振动
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实验:用单摆测量重力加速度
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使用次数:142
更新时间:2020-12-16
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1.

实验小组的同学们用如图所示的装置做用单摆测定重力加速度的实验.

   

表示单摆的摆长,用表示单摆的周期,重力加速度__________

实验时除用到秒表、刻度尺外,还应该用到下列器材中的__________(选填选项前的字母).

A.长约的细线               

B.长约的橡皮绳

C.直径约的均匀铁球        

D.直径约的均匀木球

选择好器材,将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,应采用图__________中所示的固定方式.

将单摆正确悬挂后进行如下操作,其中正确的是:__________(选填选项前的字母).

A.测出摆线长作为单摆的摆长.

B.把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动.

C.在摆球经过平衡位置时开始计时.

D.用秒表测量单摆完成次全振动所用时间并作为单摆的周期.

甲同学多次改变单摆的摆长并测得相应的周期,他根据测量数据画出了如图所示的图像,但忘记在图中标明横坐标所代表的物理量.你认为横坐标所代表的物理量是__________(选填”、“ ”、“ ),若图线斜率为,则重力加速度__________(用表示).

乙同学测得的重力加速度数值大于当地的重力加速度的实际值,造成这一情况的原因可能是_______(选填选项前的字母).

A.开始摆动时振幅较小

B.开始计时时,过早按下秒表

C.测量周期时,误将摆球次全振动的时间记为次全振动的时间.

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题型:实验,探究题
知识点:实验:用单摆测量重力加速度
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【答案】

    AC        BC            C   

【解析】

由周期公式,得

为减小误差应保证摆线的长短不变,A正确B错误;为了减小空气阻力,摆球密度要大,体积要小,C正确D错误

为了避免运动过程中摆长发生变化,悬点要固定,不能松动,则为图乙;

摆长等于摆线的长度加上摆球的半径,则A错误把单摆从平衡位髓拉开一个很小的角度释放,使之做简谐运动,B正确在摆球经过平衡位置时开始计时,C正确把秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期,误差较大,应采用累积法测量周期,D错误

横坐标所代表的物理量是

由周期公式,得振幅大小与g无关,A错误开始计时时,过早按下秒表,周期偏大,则g偏小,B错误测量周期时,误将摆球(n-1)次全振动的时间记为n次全振动的时间,则期偏小,则g偏大,C正确
【点睛】单摆测定重力加速度的原理:单摆的周期公式,还要知道:摆角很小的情况下单摆的振动才是简谐运动;摆长等于摆线的长度加上摆球的半径,为减小误差应保证摆线的长短不变;单摆在摆动的过程中,摆长不能发生变化.在最低点,速度最快,开始计时误差较小.

=
考点梳理:
根据可圈可点权威老师分析,试题“ ”主要考查你对 实验:探究单摆周期与摆长的关系 等考点的理解。关于这些考点的“资料梳理”如下:
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的定义
探究单摆周期与摆长的关系:

实验目的:

1、探究单摆周期与摆长的关系。
2、能正确熟练地使用秒表。
实验原理:
测量摆长和摆的周期,得到一组数据;改变摆长,再得到几组数据。从中可以找出周期与摆长的关系。
实验器材:
带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。
实验步骤:
1、做单摆:取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,并把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂;
2、测摆长:用米尺量出摆线长l(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D(也精确到毫米),则单摆的摆长l′=l+
3、测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°),然后释放小球,记下单摆做30次~50次全振动的总时间,算出平均每一次全振动的时间,即为单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值;
4、改变摆长,重做几次实验。
数据处理:
1、先通过数据分析,对周期T与摆长l的定量关系做出猜测,例如可能是T∝l、T∝l2,或者
2、建立直角坐标系,用纵坐标表示周期T,横坐标表示l(或l2等),作出图象。如果这样作出的图象确实是一条直线,说明T∝l(或T∝l2等)。
注意事项:
1、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线,长度一般在1m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铁夹的杆上,应夹紧在铁夹中,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。
3、注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°,可通过估算振幅的办法掌握。
4、摆球振动时,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作一标记。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”的同时按下秒表,开始计时计数。
误差分析:
1、系统误差
主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即:悬点是否固定,摆球是否可看做质点,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。只要注意了上面这些问题,就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度。
2、偶然误差
主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此,要注意测准时间(周期)。要从摆球通过平衡位置开始计时,并采用倒计时计数的方法,即4,3,2,1,0,1,2,…在数“零”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的知识扩展
实验目的:
1、探究单摆周期与摆长的关系。
2、能正确熟练地使用秒表。
实验原理:
测量摆长和摆的周期,得到一组数据;改变摆长,再得到几组数据。从中可以找出周期与摆长的关系。
实验器材:
带孔小钢球一个、细丝线一条(长约1 m)、毫米刻度尺一把、秒表、游标卡尺、带铁夹的铁架台。
实验步骤:
1、做单摆:取约1 m长的细丝线穿过带孔的小钢球,并打一个比小孔大一些的结,然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上,并把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂;
2、测摆长:用米尺量出摆线长l(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D(也精确到毫米),则单摆的摆长l′=l+
3、测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°),然后释放小球,记下单摆做30次~50次全振动的总时间,算出平均每一次全振动的时间,即为单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值;
4、改变摆长,重做几次实验。
数据处理:
1、先通过数据分析,对周期T与摆长l的定量关系做出猜测,例如可能是T∝l、T∝l2,或者
2、建立直角坐标系,用纵坐标表示周期T,横坐标表示l(或l2等),作出图象。如果这样作出的图象确实是一条直线,说明T∝l(或T∝l2等)。
注意事项:
1、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线,长度一般在1m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铁夹的杆上,应夹紧在铁夹中,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。
3、注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10°,可通过估算振幅的办法掌握。
4、摆球振动时,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作一标记。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”的同时按下秒表,开始计时计数。
误差分析:
1、系统误差
主要来源于单摆模型本身是否符合要求。即:悬点是否固定,摆球是否可看做质点,球、线是否符合要求,摆动是圆锥摆还是在同一竖直平面内振动以及测量哪段长度作为摆长等。只要注意了上面这些问题,就可以使系统误差减小到远小于偶然误差而达到忽略不计的程度。
2、偶然误差
主要来自时间(即单摆周期)的测量上。因此,要注意测准时间(周期)。要从摆球通过平衡位置开始计时,并采用倒计时计数的方法,即4,3,2,1,0,1,2,…在数“零”的同时按下秒表开始计时。不能多计或漏计振动次数。为了减小偶然误差,应进行多次测量后取平均值。
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的教学目标
1、运用变量控制法探究单摆周期与质量、振幅、摆长的关系。
2、体会用图像法处理数据的直观性和优越性。
3、体会运用实验去探究科学真理的成功和喜悦。
◎ 实验:探究单摆周期与摆长的关系的考试要求
能力要求:应用
课时要求:90
考试频率:常考
分值比重:7

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