题目内容

19.某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验.

(1)测摆长时测量结果如图(甲)所示(单摆的另一端与刻度尺的零刻线对齐),摆长为99.90cm;然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图(乙)所示,秒表读数为100.5s.
(2)他测得的g值偏小,可能的原因是AC
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现了松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,秒表提前按下
D.实验中误将49次全振动数为50次
(3)该同学通过反复实验,得到了摆长和周期的一组数据l1、T1;l2、T2…且画出T2-l图线,如图(丙)所示,并得图线的斜率为k,则重力加速度g=$\frac{4{π}^{2}}{k}$.

分析 (1)摆长等于摆线的长度加上摆球的半径,即悬点到球心的距离;秒表先读分针读数,再读秒针读数,两者相加.机械式秒表的小表盘表示分钟,大表盘表示秒,大表盘一圈30秒;
(2)根据单摆的周期公式得出重力加速度的表达式,通过表达式确定g值偏大的可能原因.

解答 解:(1)由图可知摆长等于99.90cm,秒表的读数为:90s+10.5s=100.5s.
(2)根据$T=2π\sqrt{\frac{L}{g}}$,解得g=$\frac{4{π}^{2}L}{{T}^{2}}$.
A、测摆线时摆线拉得过紧,测得摆长偏大,则测得重力加速度偏大.故A正确.
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,则测得的摆长偏小,测得重力加速度偏小.故B错误.
C、开始计时时,秒表提前按下,测得周期偏小,则重力加速度偏大.故C正确.
D、实验中误将51次全振动次数计为50次,测得周期偏大,则重力加速度偏小.故D错误.
故选AC.
(3)由单摆的周期公式T=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$变形得,
  T2=$\frac{4{π}^{2}}{g}$L
由数学知识得知,T2-L图线的斜率等于$\frac{4{π}^{2}}{g}$,即得$\frac{4{π}^{2}}{g}$=tanθ
所以g=$\frac{4{π}^{2}}{tanθ}$=$\frac{4{π}^{2}}{k}$
故答案为:(1)99.90;100.5;(2)AC;(3)$\frac{4{π}^{2}}{k}$

点评 本题要掌握测量重力加速度的原理:单摆周期公式T=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$,结合数学知识图象的物理意义.

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