题目内容
【题目】甲同学想在家里做用单摆测定重力加速度的实验,但没有合适的摆球,他找到了一块大小为3cm左右,外形不规则的大理石块代替小球.他设计的实验步骤是:
A.将石块用细线系好,结点为M,将细线的上端固定于O点(如图所示)
B.用刻度尺测量OM间细线的长度l作为摆长
C.将石块拉开一个大约α=30°的角度,然后由静止释放
D.从摆球摆到最高点时开始计时,测出30次全振动的总时间t,由T=
得出周期.
①则该同学以上实验步骤中有错误的是__.
②若该同学用OM的长作为摆长,这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值__(偏大或偏小).
③如果该同学改正了错误,改变OM间细线的长度做了2次实验,记下每次相应的线长度l1、l2和周期T1、T2,则由上述四个量得到重力加速度g的表达式是__.
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【答案】 (1)BCD; (2)偏小; (3)
【解析】(1)则该同学以上实验步骤中有错误的是BCD;B中,摆长应是从悬点到大理石块的质心的距离;C中,摆球的摆角太大,将不能看作简谐运动,单摆周期公式失效,不能测定g;D中,测量时间应从单摆摆到最低点开始,因为最低位置摆球速度最大,相同的视觉距离误差,引起的时间误差较小,则周期测量比较准确.
(2)根据单摆的周期公式
,得:
.该同学用OM的长L作为摆长,摆长偏小,根据上述表达式得知,g的测量值偏小.
(3)设摆线的结点到大理石质心的距离为r,则根据单摆的周期公式![]()
得:
;
联立解得:
;
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