10、(14分)学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣,老师建议他们
先研究用厚度和质量分布均匀的长木条(如一把米尺)做成的摆(这种摆被
称为复摆),如图所示。让其在竖直平面内做小角度摆动,C 点为重心,木
条长为 L ,周期用 T 表示 。
甲同学猜想:复摆的周期应该与木条的质量有关。
乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离 L/2 。
丙同学猜想:复摆的摆长应该大于 L/2 。理由是:若 OC 段看成细线,
线栓在C处,C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2。
为了研究以上猜想是否正确,同学们进行了下面的实验探索:
(1) 把两个相同的长木条完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个长木条摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点。则证明了甲同学的猜想是 的(选填“正确”或“错误”) 。
(2) 用 To
表示木条长为
L 的复摆看成摆长为 L/2 单摆的周期计算值(To = 2π
),用 T 表示木条长为 L 复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表:
|
板长L(cm) |
25 |
50 |
80 |
100 |
120 |
150 |
|
周期计算值To /(s) |
0.70 |
1.00 |
1.27 |
1.41 |
1.55 |
1.73 |
|
周期测量值T/(s) |
0.81 |
1.16 |
1.47 |
1.64 |
1.80 |
2.01 |
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由上表可知,复摆的等效摆长 L/2 (选填“大于”、“小于”或“等于”) 。
(3) 为了进一步定量研究,同学们用描点作图法对数据进行处理,所选坐标
如图 13 所示。请在坐标纸上作出 T – To图线,并根据图象中反映出的规律求出
/
= (结果保留三位有效数字,其中 L等 是木条长为L时的等效摆长。T = 2π
) 。
9、(8分)伽利略在物理学研究方面把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来,有力地推进了人类科学认识的发展,标志着物理学的真正开端。某校科技小组设计了如图所示的装置,探究物体沿斜面下滑是否做匀变速直线运动。
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(1)实验时,让滑块从不同高度由静止沿斜面下滑,并同时打开水龙头的阀门,使水流到量筒中;当滑块碰到挡板的同时关闭阀门(整个过程中水流可视为均匀稳定的)。该实验探究方案是利用量筒中收集的水量来测量 的。
(2)下表是该小组测得的有关数据,其中s为滑块从斜面的不同高度由静止释放后沿斜面下滑的距离,V为相应过程中量筒中收集的水量。分析表中数据,根据 ,可以得出滑块沿斜面下滑是做匀变速直线运动的结论。
|
次数 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
s (m) |
4.5 |
3.9 |
3.0 |
2.1 |
1.5 |
0.9 |
0.3 |
|
V(mL) |
90 |
84 |
72 |
62 |
52 |
40 |
23.5 |
|
|
5.6×10-4 |
5.5×10-4 |
5.8×10-4 |
5.5×10-4 |
5.6×10-4 |
5.6×10-4 |
5.4×10-4 |
(3)本实验误差的主要来源有:距离测量的不准确,水从水箱中流出不够稳定,还可能来源于 等。(写出一项即可)