题目内容

18.某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中:
(1)用游标卡尺测定摆球的直径,测量结果如图所示,则该摆球的直径为0.98cm.         
(2)小组成员在实验过程中有如下说法,其中正确的是C.(填选项前的字母)
A.把单摆从平衡位置拉开30°的摆角,并在释放摆球的同时开始计时
B.测量摆球通过最低点100次的时间t,则单摆周期为$\frac{t}{100}$
C.用悬线的长度加摆球的直径作为摆长,代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大
D.选择密度较小的摆球,测得的重力加速度值误差较小
(3)在用单摆测定重力加速度时,某同学用同一套实验装置,用同样的步骤进行实验,但所测得的重力加速度总是偏大,其原因可能是B.
A.测定周期时,振动次数少数了一次
B.测定周期时,振动次数多数了一次
C.摆球的质量过大
D.计算摆长时,只考虑悬线的长度,没有加上小球的半径.

分析 (1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加游标尺读数,不需要估读;
(2)摆角很小的情况下单摆的振动才是简谐运动;单摆摆球经过平衡位置的速度最大,最大位移处速度为0,在平衡位置计时误差最小;由单摆的周期公式即可求解;
(3)应用单摆周期公式求出重力加速度的表达式,然后分析实验误差.

解答 解:(1)游标卡尺读数等于固定刻度读数加游标尺读数,固定刻度读数为:0.9cm,游标尺第8刻线与主尺刻线对其,读数为0.08cm,故读数为:0.08+0.9=0.98cm;
(2)A、用单摆的最大摆角应小于5°,故A错误;
B、一个周期的时间内,摆球通过最低点2次,故B错误;
C、由单摆的周期公式:T=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$可得:g=$\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$,摆长偏大则代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大,故C正确;
D、为减小实验误差因,应选择密度较大的摆球,故D错误.故选:C.
(3)由单摆的周期公式:T=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$可得:g=$\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$;
A、测定周期时,振动次数少数了一次,所测T偏大,所测g偏小,故A错误;
B、测定周期时,振动次数多数了一次,所测T偏小,所测g偏大,故B正确;
C、所测重力加速度g与摆球质量无关,摆球的质量过大不会影响g的测量值,故C错误;
D、计算摆长时,只考虑悬线的长度,没有加上小球的半径,所测L偏小,所测g偏小,故D错误;
故答案为:(1)0.98;(2)C;(3)B.

点评 解决本题的关键掌握游标卡尺的读数方法,主尺读数加上游标读数,不需估读.简谐运动是一种理想的运动模型,单摆只有在摆角很小,空气阻力影响不计的情况下单摆的振动才可以看成简谐运动,要知道影响实验结论的因素.

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