探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验测试题及解析

1、1 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验测试题及解析1根据单摆周期公式t2 lg，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_ mm。(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_。a摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b摆球尽量选择质量大些、体积小些的c为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d拉开摆球， 使摆线偏离平衡位置不大于5 ，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔 t 即为单摆周期t

2、e拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5 ，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做50 次全振动所用的时间 t，则单摆周期t t50解析： (1)该游标尺为十分度的，根据读数规则可读出小钢球直径为18 mm 50.1 mm18.5 mm。(2)根据用单摆测量重力加速度的实验要求可判断a、b、e 正确。答案： (1)18.5(2)abe 2在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于5 ，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最_(填“高”或“低”)点的位置， 且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。 图甲中停表示数为一单摆全振

3、动50 次所用的时间，则单摆振动周期为_。(2)用最小刻度为1 mm 的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。o 为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆2 长为 _ m。(3)若用 l 表示摆长， t 表示周期，那么重力加速度的表达式为g_。(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中_。a甲的说法正确b乙的说法正确c两学生的说法都是错误的解析： (1)摆球经过最低点时小球速度最大，容易观察和计时；图甲中停表的示数为1.5

4、min12.5 s102.5 s，则周期t102.550s2.05 s。(2)从悬点到球心的距离即为摆长，可得l0.998 0 m。(3)由单摆周期公式t2 lg可得 g42lt2。(4)由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动周期变大，选项a 正确。答案： (1)低2.05 s(2)0.998 0(3)42lt2(4)a 3利用单摆测当地重力加速度的实验中。(1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示，小球直径d_ cm。(2)某同学测量数据如下表，请在图乙中画出l-t2图像。l/m0.4000.5000.6000.8001.200 t2

5、/s21.602.102.403.204.80 由图像可得重力加速度g_ m/s2(保留三位有效数字)。3 (3)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其他操作无误，那么他得到的实验图像可能是下列图像中的 _。解析： (1)小球的直径d22 mm0.1 mm6 22.6 mm2.26 cm。(2)l-t2图像如图所示，由 t 2 lg可得：lg42t2，kg42，对应图像可得： k1.2000.4004.801.600.25，可解得： g42k9.86 m/s2。(3)在实验中，若摆长没有加小球的半径d2，其他操作无误，可得：lg42t2d2。故可知 b 正确， a、c、d 均错误。答案：

6、 (1)2.26(2)图见解析9.86(3)b 4.用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示。(1)测出悬点o 到小球球心的距离(摆长 )l 及单摆完成n 次全振动所用的时间t， 则重力加速度g_(用 l、n、 t 表示 )。(2)下表是某同学记录的3 组实验数据，并做了部分计算处理。组次123 摆长 l/cm80.0090.00100.00 50 次全振动时间t/s90.095.5100.5 振动周期t/s1.801.91 重力加速度g/(m s2)9.749.73 请计算出第3 组实验中的t_ s，g_ m/s2。(3)用多组实验数据作出t2-l 图像， 也可以求出重力加速度g。已知三位同学

7、作出的t2-l图线的示意图如图中的a、b、c 所示，其中a 和 b 平行， b 和 c 都过原点，图线b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值。则相对于图线b，下列分析正确的是_(选填选项前的字母)。a出现图线a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长l4 b出现图线c 的原因可能是误将49 次全振动记为50 次c图线 c 对应的 g 值小于图线b 对应的 g 值解析： (1)由 ttn，t2 lg得 g42n2lt2。(2)ttn100.550s2.01 s，g42n2lt243.1425021100.52m/s2 9.76 m/ s2。(3)b 图线为正确图线，a图线与 b 图线相比， 测量的周期相同时，摆长短， 说明测量摆长偏小，a 错误；c