5 实验:用单摆测量重力加速度 [实验思路] 1.摆长l 周期T 2.(1)小 大 (2)竖直面 (4) [实验器材] 游标卡尺 [物理量的测量] 2.平衡位置 3.l'+ 4.全振动 例1 (1)①AD ②丙 (2)2.125 (3)B (4)B (5) [解析] (1)①为了减小误差,摆线的长度不能变化,摆长也不能太短,A正确,B、C错误;为了减小空气阻力的影响,小球选择体积小、密度大的小球,D正确,E错误. ②为了减小误差,要保证实验过程中摆线长不能改变,且在需要改变摆长进行实验时,要更容易操作,故丙的悬挂方式更好. (2)根据游标卡尺的示数可得小球的直径d=21 mm+5×0.05 mm=21.25 mm=2.125 cm. (3)本实验通过单摆的周期来测量重力加速度,不需要测出摆球的质量,A错误;实验时须使摆球在同一竖直面内摆动,不能做成圆锥摆,B正确;计时时,从平衡位置开始计时,速度最大,特征比较明显,C错误;当摆球摆角较小时,可以把单摆的振动看成简谐运动,故摆长一定时,摆角不能太大,即振幅不易太大,D错误;测量一次全振动的时间误差太大,一般采用测量30~50次全振动的时间来计算周期,从而减小计时的误差,E错误. (4)测量摆长时忘了加上摆球的半径,则摆长变成摆线的长度l,则有T2===+,与实线比较可知该同学作出的图像T2 L为应为虚线②,平行于OM.故选B. (5)第一次挡光后每半个周期挡光一次,故双线摆的周期T=2Δt,根据几何知识可得,摆长L=+,根据单摆的周期公式T=2π,解得g=. 例2 (1)乙 19.0 (2)9.66 (3)C [解析] (1)乙图中小球的位置正确,乙图中游标卡尺的读数为19.0 mm. (2)根据拉力随时间变化的图像可得单摆的周期为2.00 s,由单摆周期公式T=2π得,g=≈9.66 m/s2. (3)取摆球经过最低点时为计时零点,选项A错误;使摆球在同一竖直平面内摆动,摆角控制在5°以内,选项B错误;所用的摆线的长度不能太短,测量摆长时,必须使摆球处于悬挂状态,选项C正确;本实验须选用密度较大且直径较小的摆球,选项D错误. 例3 (1)A C 最低点 (2)C (3)开始计时时,停表过早按下(合理即可) [解析] (1)为减小实验误差,应选择轻质不可伸长的细线作为摆线,摆线选择A;为减小阻力对实验的影响,选择质量大而体积小的摆球,摆球应选C;应从摆球经过最低点时开始计时,光电门应摆放在最低点. (2)一个周期内单摆两次经过最低点,由图示图线可知,单摆周期T=t3-t1,故C正确. (3)如果开始计时时,停表过早按下,测量时间偏长,周期就会偏大. 随堂巩固 1.A [解析] 由公式g=l可知,若测得的g偏小,可能是由于测得的l偏小,A正确,C错误;也可能是测得的T偏大,选项B只能使测得的T偏小,B错误;单摆振动周期与振幅无关,D错误. 2.(1)1.84 l+ (2)最低点 67.5 2.25 (3) AC [解析] (1)由题图甲所示游标卡尺可知,游标尺是10分度的,游标尺的精度是0.1 mm,摆球直径d=18 mm+4×0.1 mm=18.4 mm=1.84 cm;摆线长度与摆球半径之和是单摆摆长,即单摆摆长L=l+. (2)为减小实验误差,摆球摆动稳定后,当它到达最低点时启动秒表开始计时;由题图乙所示秒表可知,其示数为60 s+7.5 s=67.5 s,单摆周期T== s=2.25 s. (3)由单摆周期公式T=2π,可得g=;测周期时,将摆球经过最低点的次数n计少了,所测周期T偏大,所测g偏小,故A正确;计时开始时,秒表启动稍晚,则总时间偏小,周期偏小,所测g值偏大,故B错误;将摆线长当成了摆长,所测摆长偏小,所测g偏小,故C正确;将摆线长加小球直径作为摆长,所测摆长L偏大,所测g偏大,故D错误.5 实验:用单摆测量重力加速度 1.AC [解析] 适当加长摆线有利于测量摆长,使相对误差减小,另外有利于控制摆角不易过大,选项A正确;质量相同、体积不同的摆球中,应选用体积较小的,以减小摆动过程中空气阻力的影响,选项B错误;摆线偏离竖直方向的角度不能太大,若偏角太大,则不是简谐运动,选项C正确;经过一次全振动后停止计时,所测时间偶然误差过大,应测量多次全振 ... ...
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