题目内容

18.某同学在做“用单摆测定重力加速度”的实验.
(1)下列措施中必要的或做法正确的是BCD.(选填下列措施前的序号)
A.为了便于计时观察,单摆的摆角应尽量大些
B.摆线长应远远大于摆球直径
C.摆球应选择密度较大的实心金属小球
D.用秒表测量周期时,应测量单摆20~30次全振动的时间,然后计算周期,而不能把只测一次全振动时间当作周期
E.将摆球和摆线平放在桌面上,拉直后用米尺测出摆球球心到摆线某点O间的长度作为摆长,然后将O点作为悬点
(2)测摆长时测量结果如图1所示(单摆的另一端与刻度尺的零刻线对齐),摆长为99.80cm;然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图2所示,秒表读数为100.6s.

(3)他测得的g值偏小,可能的原因是BC
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.

分析 (1)单摆测定重力加速度的原理是:单摆的周期公式$T=2π\sqrt{\frac{l}{g}}$;在摆角很小的情况下,单摆的振动才是简谐运动;为减小空气阻力的影响,摆球的直径应远小于摆线的长度,选择密度较大的实心金属小球作为摆球.摆长等于摆线的长度加上摆球的半径.
(2)由图示求出摆长,秒表分针示数与秒针示数之和是秒表示数.
(3)根据单摆的周期公式$T=2π\sqrt{\frac{l}{g}}$得出重力加速度的表达式$g=\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$,从而判断出重力加速度减小的原因.

解答 解:(1)A、单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动,单摆的摆角不能太大,一般不超过5°,否则单摆将不做简谐运动,故A错误.
B、减小空气阻力的影响,摆线的长度应远大于摆球的直径,应选择密度大而体积小的实心金属小球作为摆球,故BC正确.
D、为了减小测量误差,应采用累积法测量周期,即测量单摆20~30次全振动的时间t,再T=$\frac{t}{n}$求出周期T,故D正确.
故选:BCD.
(2)由图1所示可知,摆长为99.80cm;由图2所示可知:秒表内圈读数为:1.5min=90s,外圈读数为:10.6s,故秒表读数为100.6s.
(3)解:根据单摆的周期公式$T=2π\sqrt{\frac{l}{g}}$得:$g=\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$.
A、测摆线长时摆线拉得过紧,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、实验中开始计时时,秒表提前按下,则周期的测量值偏大,导致重力加速度的测量值偏小.故C正确.
D、实验中将49次全振动数成50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:BC.
故答案为:(1)BCD;(2)99.80;100.6.(3)BC.

点评 单摆只有在摆角很小,空气阻力影响不计的情况下单摆的振动才可以看成简谐运动,要知道影响实验结论的因素;分析单摆测重力加速度的误差应该由具体的公式$g=\frac{4{π}^{2}l}{{T}^{2}}$.

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