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.
①用表示单摆的摆长,用表示单摆的周期,重力加速度__________.
②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
③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.
④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.
⑤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).
⑥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.
AC 乙 BC C
【解析】
①由周期公式,得;
②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;
③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;
④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.
⑤由得则,横坐标所代表的物理量是,则;
⑥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.
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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97.50 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,如图所示,则:
(1)该摆摆长为______cm,秒表所示读数为______s.
(2)如果测得的g值偏小,可能的原因是( )
A.测摆线长时摆线拉得过紧 |
B.摆线上端悬点未固定,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次全振动记为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如图所示,并求得该直线的斜率为k,则重力加速度g=______(用k表示).