14.
学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆
产生了兴趣,老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的长木
条(如一把米尺)做成的摆(这种摆被称为复摆),如图 12 所示。
让其在竖直平面内做小角度摆动,C 点为重心,木条长为 L ,周期
用 T 表示 。
甲同学猜想:复摆的周期应该与木条的质量有关。
乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离 L/2 。
丙同学猜想:复摆的摆长应该大于 L/2 。理由是:若 OC 段看成细线,线栓在C处,
C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2。
为了研究以上猜想是否正确,同学们进行了下面的实验探索:
(1) 把两个相同的长木条完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个长木条摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点。则证明了甲同学的猜想是 的(选填“正确”或“错误”) 。
(2) 用 To 表示木条长为 L 的复摆看成摆长为 L/2 单摆的周期计算值(To = 2π
),用 T 表示木条长为 L 复摆的实际周期测量值。计算与测量的数据如下表:
|
板长L(cm) |
25 |
50 |
80 |
100 |
120 |
|
|
周期计算值To /(s) |
0.70 |
1.00 |
1.27 |
1.41 |
1.55 |
1.73 |
|
周期测量值T/(s) |
0.81 |
1.16 |
1.47 |
1.64 |
1.80 |
2.01 |
由上表可知,复摆的等效摆长 L/2 (选填“大于”、“小于”或“等于”) 。
(3) 为了进一步定量研究,同学们用描点作图法对数据进行处理,所选坐标
如图 13 所示。请在坐标纸上作出 T – To图线,并根据图象中反映出的规律求出
/
= (结果保留三位有效数字,其中 L等 是木条长为L时的等效摆长。
T = 2π
) 。