题目内容

在“用单摆测重力加速度”的实验中，某同学的主要操作步骤如下：
a．取一根符合实验要求的摆线，下端系一金属小球，上端固定在O点；
b．在小球静止悬挂时测量出O点到小球球心的距离l；
c．拉动小球使细线偏离竖直方向一个不大的角度（约为5°），然后由静止释放小球；
d．用秒表记录小球完成n次全振动所用的时间t．
①用所测物理量的符号表示重力加速度的测量值，其表达式为g=
 
．
②如果已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖起下垂．如图所示，那么单摆摆长是
 
cm．如果测定了40次全振动是时间如图中秒表所示，那么单摆的摆动周期是
 
s．
练习册系列答案
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在用单摆测定重力加速度的实验中，测量摆线的长度应选用最小分度为
 
的刻度尺；单摆振动的摆角最大不能超过
 
；测量周期时应从摆线摆到
 
位置处开始记时．
某同学利用如图1所示的装置测量当地的重力加速度．实验步骤如下：
A．按装置图安装好实验装置；
B．用游标卡尺测量小球的直径d；
C．用米尺测量悬线的长度L；
D．让小球在竖直平面内小角度摆动．当小球经过最低点时开始计时，并计数为0，此后小球每经过最低点一次，依次计数1、2、3…．当数到20时，停止计时，测得时间为t；
E．多次改变悬线长度，对应每个悬线长度，都重复实验步骤C、D；
F．计算出每个悬线长度对应的t2；
G．以t2为纵坐标、L为横坐标，作出t2-L图线．
结合上述实验，完成下列任务：
（1）该同学根据实验数据，利用计算机作出t2-L图线如图2所示．根据图线拟合得到方程t2=404.0L+3.0．由此可以得出当地的重力加速度g=
 
m/s2．（取π2=9.86，结果保留3位有效数字）
（2）从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是
 

A．不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时；
B．开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数；
C．不应作t2-L图线，而应作t-L图线；
D．不应作t2-L图线，而应作t2-（L+
12
d）图线．
 在利用单摆测定重力加速度的实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得g=
4π2T2
L，只要测出多组单摆的摆长L和周期T，作出T2-L图象，就可以求出当地的重力加速度，理论上T2-L图象是一条过坐标原点的直线，某同学在实验中，用一个直径为d的带孔实心钢球作为摆设，多次改变悬点到摆球顶部的距离为L0，分别测出摆球做简谐运动的周期T后，作出T2-L图象，如图所示．
①造成图象不过坐标原点的原因可能是
 

A．摆球的振幅过小
B．将L0计为摆长L
C．将（L0+d）计为摆长L
D．摆球质量过大
②由图象求出重力加速度g=
 
m/s2．（保留三位有效数字，取π2=9.86）
某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中：用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图1所示，则该摆球的直径为
 
 cm．

某同学先测得摆线长为89.2cm，然后用秒表记录了单摆振动30次全振动所用的时间如图2甲中秒表所示，则：该单摆的摆长为
 
cm，秒表所示读数为
 
s．
为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l，测出相应的周期T，从而得出一组对应的l与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如图2乙所示，则测得的重力加速度g=
 
．
某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，需要用秒表测出单摆振动n次所需要的时间．在某次实验中，当摆球通过最低点开始计时，同时计数为“0”，下次摆球回到最低点时计数为“1”，当计数到“100”时停止计时，此时秒表记录的时间如图所示，由图可读出时间为
 
s，可知单摆的振动周期为
 
s．
用单摆测定重力加速度的实验中

①实验时用20分度的游标卡尺测量摆球直径，示数如图甲所示，该摆球的直径d=
 
mm．
②接着测量了摆线的长度l，实验时用拉力传感器测得摆线的拉力F随时间t变化的图象如图乙所示，则重力加速度的表达式g=
 
．（用题目所给物理量表示）
③某小组改变摆线长度l，测得了多组数据．在进行数据处理时，甲同学把摆线长l作为摆长，直接利用公式求出各组重力加速度值再求出平均值；乙同学作出周期的平方（T2）与摆线长l的图象后求出斜率，然后算出重力加速度．两同学处理数据的方法对结果的影响是：甲
 
，乙
 
（填“偏大”、“偏小”或“无影响”）．
（1）我校有五组同学用单摆测成都的重力加速度g，各组实验器材和实验数据如下表所示，若各组同学实验操作水平一样，那么第
 
组同学测定的结果最准确．若该组同学根据自己测得的实验数据做出单摆的振动图象如图1，那么该组同学测出的重力加速度g大小是
 
m/s2．
组数 摆球材料 最大偏角 摆长 测全振动次数
1 木 4° 0.64m 10
2 木 30° 0.64m 10
3 铁 4° 0.81m 50
4 铁 30° 0.81m 50
（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．开始计时，秒表过迟按下
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
D．实验中误将49次全振动数为50次
E．振幅过小
（3）小白同学在学校利用图象法较准确地测出了成都的加速度，假期去参观北大的物理实验室时也做了同样的实验，并在同一张纸上绘制了T2～L图象，如图2所示．在北大所测实验结果对应的图线是
 
（选填“A”或“B”）．
（1）在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L和周期T计算重力加速度的公式是g=
 
，如果已知摆球的直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线悬点，摆线竖直下垂，如图a所示，那么摆长是
 
，如果测定了40次全振动的时间如图b中秒表所示，那么秒表读数是
 
s，单摆周期是
 
s．

（2）某同学在实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录数据如下：
L/m0.50.80.91.01.2
T/s1.421.791.902.002.20
T2/S22.023.203.614.004.84
用L为横坐标，T2为纵坐标，做出T2-L图线，并利用此图线求重力加速度．

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