物理实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验.
(1)实验室有如下器材可供选用:
A.长约1 m的细线
B.长约1 m的橡皮绳
C.直径约为2 cm的均匀铁球
D.直径约为5 cm的均匀木球
E.秒表
F.时钟
G.最小刻度为毫米的刻度尺
实验小组的同学需要从上述器材中选择________(填写器材前面的字母).
(2)下列振动图象真实地描述了对摆长约为1 m的单摆进行周期测量的四种操作过程,图中横坐标原点O为计时起点,A、B、C、D均为30次全振动的图象,已知sin 5°=0.087,sin 15°=0.26,这四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是________(填字母代号).
A. B.
C. D.
(3)某同学利用单摆测重力加速度,测得的g值与真实值相比偏大,可能的原因是________.
A.测摆长时记录的是摆线的长度
B.开始计时时,秒表过早按下
C.摆线上端未牢固地系于悬点,摆动中出现松动,使摆线长度增加了
D.实验中误将29次全振动数记为30次
ACEG A D
【详解】
(1)需要从题给器材中选择:长约1 m的细线,直径约2 cm的均匀铁球,秒表(测量50次全振动的时间),最小刻度为毫米的刻度尺(测量摆长).
(2)单摆振动的摆角θ≤5°,当θ=5°时单摆振动的振幅A=lsin 5°=0.087 m=8.7 cm,为计时准确,在摆球摆至平衡位置时开始计时,故四种操作过程合乎实验要求且误差最小的是选项A.
(3)A.根据单摆的周期公式推导出重力加速度的表达式g=.将摆线的长误认为摆长,即测量值偏小,所以重力加速度的测量值偏小,A错误;
B.开始计时时,秒表过早按下,周期的测量值大于真实值,所以重力加速度的测量值偏小,B错误;
C.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,即摆长L的测量值偏小,所以重力加速度的测量值就偏小,C错误;
D.设单摆29次全振动的时间为t,则单摆的周期T=,若误计为30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,D正确.
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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).
在“用单摆测定重力加速度”的实验中:
(1)组装单摆时,应在下列器材中选用______(选填选项前的字母)。
A、长度为1 m左右的细线 B、长度为30 cm左右的细线
C、直径为1.8 cm的塑料球 D、直径为1.8 cm的铁球
(2)下表是某同学记录的3组实验数据,并做了部分计算处理。
组次 | 1 | 2 | 3 |
摆长L/cm | 80.00 | 90.00 | 100.00 |
50次全振动时间t/s | 90.0 | 95.5 | 100.5 |
振动周期T/s | 1.80 | 1.91 | |
重力加速度g/( m·s-2) | 9.74 | 9.73 |
请计算出第3组实验中的T=_______s,g=_______m/s2。
(3)用多组实验数据做出T 2-L图像,也可以求出重力加速度g。已知三位同学做出的T 2-L图线的示意图如图中的a、b、c所示,其中a和b平行,图线b对应的g值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b,下列分析正确的是______(选填选项前的字母)。
A、出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
B、出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次
C、图线c对应的g值小于图线b对应的g值
(4)某同学进行测量时,由于只有一把量程为30 cm的刻度尺,于是他在距悬挂点O点小于30cm的A处做了一个标记,保持该标记以下的细线长度不变,通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实验中,当O、A间细线的长度分别为l1、l2时,测得相应单摆的周期为T1、T2。由此可得重力加速度g =______(用l1、l2、T1、T2表示)。