题目内容

某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中测量一些数据,其中的一组数据如下所示.
(1)用毫米刻度尺测量摆线的长时,将摆线平放,如图 (A),刻度尺读数是
 
cm;用游标卡尺测量摆球直径,卡尺游标位置如图(B)所示,可知摆球直径是
 
cm,
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(2)该同学用秒表记录了单摆振动30次全振动所用的时间如图C所示,则秒表所示读数为
 
s.单摆的周期是
 
s(保留三位有效数字)
(3)为了提高实验精度,在试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D所示,T2与L的关系式T2=
 
,利用图线可求出图线的斜率k=
 
,再由k可求出g=
 
m/s2.
(4)如果他测得的g值偏小,可能的原因是
 

A.未挂小球就测量绳长,然后与小球半径相加作为摆长
B.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
C.开始计时,秒表过迟按下        
D.实验中误将29次全振动数记为30次.
分析:读数时,先确定各仪器的最小分度,读数应准确到哪一位,然后按各仪器的示数读数,注意除游标卡尺、电阻箱、秒表、电能表外,都需要估读.
根据单摆的周期公式T=2π
L
g
得出T2与L的关系式,找出斜率,并得到重力加速度的表达式,从而判断出重力加速度减小的原因.
解答:解:(1)刻度尺最小分度为1mm,由图可知刻度尺读数准确到99.0cm,再估读一位0,则刻度尺读数为99.00cm.
由图可知主尺读数为:1.9cm,游标尺上第8刻度与主尺上某一刻度对齐,其读数为:8×
1
20
=0.40mm,故最后读数为:1.9cm+0.90mm=1.940cm;
(2)由分析可知大针每圈30秒,小针每走1个数字1分,小针超过0分30秒而不到1分,
则小针读数为0分30秒;大针在26.9,则大针读数为26.9秒,则秒表读数为0分30秒+26.9秒=56.9秒,单摆周期T=
t
n
=
56.9
30
=1.90s
(3)根据T=2π
L
g
知T2=4π2
L
g
,斜率为
4π2
g
=
4
1
=4,解得g=π2m/s2=9.86m/s2
(4)根据单摆的周期公式T=2π
L
g
,得g=
4π2L
T2
.
A、未挂小球就测量绳长,然后与小球半径相加作为摆长,使得摆长的测量值偏大,则测得的重力加速度偏大.故A错误.
B、摆动后出现松动,知摆长的测量值偏小,则测得的重力加速度偏小.故B正确.
C、开始计时,秒表过迟按下,测得时间偏小,得到加速度偏大,故C错误.
D、实验中将29次全振动数成30次全振动,测得周期偏小,则测得的重力加速度偏大.故D错误.
故选BD.
故答案为:(1)99.00;1.940.(2)56.9;1.90(3)4π2
L
g
,4,9.86.(4)BD
点评:1、读数时视线应与测量仪器的刻度线平行.
2、电阻箱、游标卡尺、电阻箱的读数不需要估读,其它测量仪器都需要估读,读数时应准确到最小精度,在最小精度以下应估读一位.
3、会灵活应用T=2π
L
g
练习册系列答案
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某实验小组在进行“用单摆测定重力加速度”的实验中,已知单摆在摆动过程中的摆角小于5°;在测量单摆的周期时,从单摆运动到最低点开始计时且记数为1,到第n次经过最低点所用的时间内为t;在测量单摆的摆长时,先用毫米刻度尺测得悬挂后的摆线长(从悬点到摆球的最上端)为L,再用游标卡尺测得摆球的直径为d.
(1)该单摆在摆动过程中的周期为
2t
n-1
2t
n-1
.
(2)用上述物理量的符号写出求重力加速度的一般表达式g=
(n-1)2π2(2l+d) 
2t2
(n-1)2π2(2l+d) 
2t2
.
(3)实验结束后,某同学发现他测得的重力加速度的值总是偏大,其原因可能是下述原因中的
BD
BD
.
A.单摆的悬点未固定紧,振动中出现松动,使摆线增长了
B.把n次摆动的时间误记为(n+1)次摆动的时间
C.以摆线长作为摆长来计算
D.以摆线长与摆球的直径之和作为摆长来计算
(4)某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,用秒表测单摆完成40次全振动的时间如图所示,则单摆的周期为
2.005
2.005
s.
(5)为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T,从而得出一组对应的L与T的数据,再以L为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线,并求得该直线的斜率k.则重力加速度g=
4π2
k
4π2
k
.(用k表示)若根据所得数据连成的直线的延长线没过坐标原点,而是与纵轴的正半轴相交于一点,则实验过程中可能存在的失误是
摆长漏加小球半径
摆长漏加小球半径
,因此失误,由图象求得的重力加速度的g
无影响
无影响
偏大,偏小,无影响)

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