题目内容

4.(1)在“利用单摆测定重力加速度”的实验中:
甲同学测得单摆摆角小于5°,完成n次全振动的时间为t,用毫米刻度尺测得摆线长为L,用游标卡尺测得摆球直径为d,则重力加速度g=$\frac{4{π}^{2}(L+\frac{d}{2}){n}^{2}}{{t}^{2}}$;实验中测得的重力加速度的值总是偏大,其原因可能是D
A.实验室处在高山上,距离海平面太高
B.单摆所用的摆球质量太大
C.以摆线长作为摆长来计算
D.把(n-1)次全振动的时间t误作为n次全振动的时间
(2)乙同学测出多组单摆的摆长l和振动周期T,作出T2-l图象如图所示,由图象求出的重力加速度g=9.87m/s2(取π2=9.87).

分析 (1)由T=$2π\sqrt{\frac{l}{g}}$可确定出g=$\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$,由所给的条件可确定出摆长与周期期.由g=$\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$分析引起g偏大的原因.
(2)由T=$2π\sqrt{\frac{l}{g}}$可得T2=$\frac{4{π}^{2}l}{g}$,则斜率为$\frac{4{π}^{2}}{g}$.

解答 解:(1)周期T=$\frac{t}{n}$,摆长l=$L+\frac{d}{2}$,则由T=$2π\sqrt{\frac{l}{g}}$得g=$\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$=$\frac{4{π}^{2}(L+\frac{d}{2}){n}^{2}}{{t}^{2}}$
引起g偏大的因素:
A、实验室处在高山上,距离海平面太高g偏小,则A错误
B、g与摆球的质量无关,则B错误
C、以摆线长作为摆长来计算会偏小,则C错误
D、把(n-1)次全振动的时间t误作为n次全振动,则次数大了,则偏大,则D正确
故选:D
(2)则周期公式:T=$2π\sqrt{\frac{l}{g}}$ 得:${T}^{2}=\frac{4{π}^{2}}{g}l$   则斜率为K=$\frac{4{π}^{2}}{g}$=$\frac{4.0}{(99+1)×1{0}^{-2}}$ 可得g=π2=9.87m/s2
故答案为:(1)$\frac{4{π}^{2}(L+\frac{d}{2}){n}^{2}}{{t}^{2}}$    D(2)9.87

点评 明确摆线长度与摆球半径之和是单摆的摆长,应用单摆周期公式求出重力加速度

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