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精英家教网(1)在利用单摆测定重力加速度的实验中,由于单摆做简谐振动的周期T=2π
L
g
,于是有g=
4π2
T2
?L
.改变单摆的摆长,只要测出摆长及相应的振动周期,作出T2-L图线,就可求出当地的重力加速度.T2-L图线应该经过坐标原点.某学生在实验中测得的T2-L图线为如图所示的直线,则:
①造成图线不过原点的原因是
 

A.每次都将n个周期的时间计成n+1个周期的时间
B.每次在测量摆长时,都将摆线长当成了摆长
C.每次实验时,摆球的振幅都不同
D.每次实验时,摆球的质量都不同
②当地重力加速度为
 
.(取π2=9.87)
(2)利用单摆测重力加速度的实验中,如测出摆线长为L,小球直径为D,n次全振动的时间为t,则①当地的重力加速度g等于
 
 (用以上字母表示),②为了减小测量周期的误差,应在
 
 位置开始计时和结束计时.
分析:(1)图象不通过坐标原点,从图象可以得到相同的周期下,摆长偏小,故可能是漏加小球半径;由单摆周期公式求出图象所对应的函数表达式,然后根据图象与函数表达式求出重力加速度;
(2)单摆的周期是一次全振动的时间,由T=
t
n
求出周期.单摆的摆长等于摆线的长度加小球的半径.由单摆的周期公式求出g.为了减小测量周期的误差,应在平衡位置开始计时和结束计时.
解答:解:(1)①图象不通过坐标原点,将图象向右平移1cm就会通过坐标原点,故相同的周期下,摆长偏小1cm,故可能是漏加小球半径,故B正确;
②由单摆周期公式T=2π
L
g
可得,T2=
4π2
g
L,T2-L图象的斜率k=
4π2
g
,由图象可知,k=
4-0
0.99-(-0.01)
=4,则重力加速度g=
4π2
k
=
4×9.87
4
=9.87m/s2.
(2)①单摆的周期为T=
t
n
,单摆的摆长l=L+
D
2
;由单摆的周期公式T=2π
l
g
得,g=
4π2l
T2
=
4π2(L+
D
2
)
(
t
n
)2
=
4π2n2(L+
D
2
)
t2
;
②由于摆球经过平衡位置时,速度最大,在相同视觉距离误差上,引起的时间误差最小,测量周期比较准确.所以为了减小测量周期的误差,应在平衡位置开始计时和结束计时.
故答案为:(1)①B;②9.87;(2)①
4π2n2(L+
D
2
)
t2
;②平衡.
点评:(1)本题关键明确实验原理;通过图象的平移得到摆长偏小1cm,得到误差来源;通过图象的函数表达式得到斜率的物理意义.
(2)单摆周期采用累积法测量.单摆的摆长等于悬点到球心的距离,不等于摆线长.基本题.
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