Question

某实验小组想利用图（甲）所示的单摆装置来验正机械能守恒定，但需要先测定当地的重力加速度．他们从实验室找来了如图（乙）所示的实验器材．
（1）在测量当地的重力加速度时，除器材a、c外，还应选择的器材有

 

（填器材下的字母）．若测量过程中悬点松动，则测出的重力加速度

 

真实重力加速度（填“大于、等于或小于”）．
（2）用游标卡尺测量摆球的直径时读数如图所示，则小球的直径为

 

 cm．
（3）重力加速度测出后，继续验证摆球的机械能是否守恒，需要的器材有

 

（填器材下的字母）．取最低点D处为零势面，横坐标h为小球离最低点的高度，纵坐标E为小球的动能或势能（m为小球的质量）．推据记录的实验数据，处理后得到图（丙）所示的实验图象，经分析后可以得出的结论是：

 

．

Answer 1

分析：（1）利用单摆测重力加速度时，有g=

4π2l

T2

，由此可知需要的仪器和进行误差分析；
（2）游标卡尺读数的方法是主尺读数加上游标读数，不需估读．主尺读数时看游标的0刻度线超过主尺哪一个示数，该示数为主尺读数，看游标的第几根刻度与主尺刻度对齐，乘以游标的分度值，即为游标读数；
（3）重力加速度测出后，继续验证摆球的机械能是否守恒的关键是测出小球在最低点时的速度大小以及小球下落的高度，利用仪器d和g即可完成实验．

解答：解：（1）利用单摆测重力加速度时，根据g=

4π2l

T2

可知，需要刻度尺才测摆线的长度，因此还需要仪器g，需要测量单摆的周期，因此需要秒表b或者光电计时器d；
若测量过程中悬点松动，导致实际摆长变长，但是计算时仍然采用较小的摆长，因此会导致测量结果偏小．
故答案为：b（或d）、g，小于．
（2）由图可知游标卡尺的主尺读数为18mm，游标读数为：0.1×8=0.8mm，所以最终读数为：18mm+0.8mm=18.8mm=1.88cm．
故答案为：1.88．
（3）重力加速度测出后，继续验证摆球的机械能是否守恒的关键是测出小球在最低点时的速度大小以及小球下落的高度，利用仪器d和g即可完成实验；根据图可知动能的增加量和势能的减小量基本相等，这说明在误差范围内小球的机械能是守恒的．
故答案为：a、b、g（或d、g），在误差允许范围内小球机械能守恒．

点评：正确解答该题的关键是明确实验原理，只有理解了实验原理才能进行有关数据处理、仪器选择和误差分析．