题目内容

16.实验小组的同学做“用单摆测重力加速度”的实验.
(1)实验前他们根据单摆周期公式导出了重力加速度的表达式$g=\frac{{4{π^2}L}}{T^2}$,其中L表示摆长,T表示周期.对于此式的理解,四位同学说出了自己的观点:
同学甲:T一定时,g与L成正比
同学乙:L一定时,g与T2成反比
同学丙:L变化时,T2是不变的
同学丁:L变化时,L与T2的比值是定值
其中观点正确的是同学丁(选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”).
(2)实验室有如下器材可供选用:
A.长约1m的细线                 B.长约1m的橡皮绳
C.直径约2cm的均匀铁球          D.直径约5cm的均匀木球
E.秒表                        F.时钟     G.最小刻度为毫米的米尺
实验小组的同学选用了最小刻度为毫米的米尺,他们还需要从上述器材中选择:ACE(填写器材前面的字母).
(3)他们将符合实验要求的单摆悬挂在铁架台上,将其上端固定,下端自由下垂(如图所示).用刻度尺测量悬点到球心之间的距离记为单摆的摆长L.
(4)在小球平稳摆动后,他们记录小球完成n次全振动的总时间t,则单摆的周期T=$\frac{t}{n}$.
(5)如果实验得到的结果是g=10.29m/s2,比当地的重力加速度值大,分析可能是哪些不当的实际操作造成这种结果,并写出其中一种:可能是振动次数n计多了.

分析 当地的重力加速度由所处的位置决定,与摆长和周期无关.根据单摆的周期公式求出重力加速度的表达式,摆长为悬点到球心之间的距离.

解答 解:(1)重力加速度的大小与摆长和周期的大小无关,根据表达式$g=\frac{{4{π^2}L}}{T^2}$可知,L变化时,T2是变化的,但是L与T2的比值不变.故观点正确的是同学丁.
(2)单摆模型中,摆球密度要大,体积要小,空气阻力的影响才小,小球视为质点,故要选择直径约2cm的均匀铁球,长度1m左右的细线,不能用橡皮条,否则摆长会变化,秒表可以控制开始计时和结束计时的时刻,还需要ACE.
故选:ACE;
(3)摆长为悬点到球心之间的距离;
(4)根据题意可知,周期T=$\frac{t}{n}$,
(5)g比当地的重力加速度值大,根据表达式$g=\frac{{4{π^2}L}}{T^2}$可知,可能周期偏小,即可能是振动次数n计多了.
故答案为:(1)丁;(2)ACE;(3)球心;(4)$\frac{t}{n}$;(5)可能是振动次数n计多了.

点评 掌握单摆的周期公式,并能灵活运用,学会分析误差来源,知道重力加速度的影响因数,难度适中.

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