【创新设计】2011届高考物理一轮复习 第3章 第4课时 实验八 用单摆测定重力加速度练习 人教大纲版

1、第第 4 4 课时课时实验八实验八用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度1 1 在做在做“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议：的实验中，有人提出以下几点建议：A A适当加长摆线适当加长摆线B B质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的C C单摆偏离平衡位置的角度不能太大单摆偏离平衡位置的角度不能太大D D当单摆经过平衡位置时开始计时当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为用此时间间隔作为单摆振动的周期单摆振动的周期其中对提高测量结果精确度有利的是其中对提高

2、测量结果精确度有利的是_解析：单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度适解析：单摆实验的精确度取决于实验装置的理想化程度及相关物理量的测量精度适当加大摆线长度，有利于把摆球看成质点，在摆角小于当加大摆线长度，有利于把摆球看成质点，在摆角小于 1010的条件下，摆球的空间位的条件下，摆球的空间位置变化较大置变化较大，便于观察便于观察，A A 对对摆球体积越大摆球体积越大，所受空气阻力越大所受空气阻力越大，对质量相同的摆球对质量相同的摆球其影响越大其影响越大，B B 错错摆角应小于摆角应小于 1010，C C 对对本实验采用累积法测量周期本实验采用累积法测量周期，若仅测量一

3、若仅测量一次全振动次全振动，由于球过平衡位置时速度较大由于球过平衡位置时速度较大，难以准确记录难以准确记录，且一次全振动的时间太短且一次全振动的时间太短，偶然误差较大，偶然误差较大，D D 错错答案：答案：ACAC2.2.图图 7 74 49 9某同学在某同学在“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验中，先测得摆线长为的实验中，先测得摆线长为 97.5097.50 cmcm，摆球直径，摆球直径为为 2.002.00 cmcm，然后用秒表记录了单摆振动，然后用秒表记录了单摆振动 5050 次所用的时间如图次所用的时间如图 7 74 49 9 所示则：所示则：(1)(1)该摆摆长为该摆摆

4、长为_cm_cm，秒表的示数为，秒表的示数为_；(2)(2)如果他测得的如果他测得的g g值偏小，可能的原因是值偏小，可能的原因是( () )A A测摆线长时摆线拉得过紧测摆线长时摆线拉得过紧B B摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了C C开始计时时，秒表过迟按下开始计时时，秒表过迟按下D D实验中误将实验中误将 4949 次全振动数为次全振动数为 5050 次次解析：解析：(1)(1)由摆长公式由摆长公式l ll ld d/2/2，知，知l l98.5098.50 cmcm0.9850.985 0 0m m，由秒

5、表的读数方，由秒表的读数方法法，可求得单摆振动可求得单摆振动 5050 次所用的时间次所用的时间t t短针读数短针读数( (t t1 1) )长针读数长针读数( (t t2 2) )3 33030 s s9.89.8s s99.899.8 s s，同时可求得周期，同时可求得周期T T. .(2)(2)通过通过g g4 42 2l lT T2 2，可知可知g g偏小的可能原因有二偏小的可能原因有二：一是摆长一是摆长l l的测量值偏小的测量值偏小，即测量值即测量值小于实际值小于实际值，可知可知 A A 错错，B B 正确正确；二是周期二是周期T T的测量值偏大的测量值偏大，如开始计时时如开始计时时

6、，过早按下过早按下秒表秒表；停止计时时停止计时时，过迟按下秒表过迟按下秒表；误把误把n n1 1 次全振动数为次全振动数为n n次等等次等等由此可知由此可知 C C、D D选项皆错，故正确答案为选项皆错，故正确答案为 B.B.答案：答案：(1)98.50(1)98.5099.899.8 s s(2)B(2)B3 3 (2009(2009台州模拟台州模拟) )在在“探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系”的实验中，关于摆长和周期的测的实验中，关于摆长和周期的测量，下列说法正确的是量，下列说法正确的是_A A摆长等于摆线长度加上球的直径摆长等于摆线长度加上球的直径B B测量周期时只要测量

7、一次全振动的时间测量周期时只要测量一次全振动的时间C C测量时间应从摆球经过平衡位置时开始计时测量时间应从摆球经过平衡位置时开始计时D D测量时间应从摆球经过最高点时开始计时测量时间应从摆球经过最高点时开始计时实验中，某同学测定了在不同摆长的周期，数据如下表所示：实验中，某同学测定了在不同摆长的周期，数据如下表所示：摆长摆长l l/m/m0.50.50.60.60.70.70.80.80.90.91.01.0周期周期T T/s/s1.421.421.571.571.671.671.801.801.911.912.012.01根据上表数据根据上表数据，为了直观地反映为了直观地反映l l和和T T

8、间的关系间的关系，他在他在T Tl l坐标系中根据此表描点后坐标系中根据此表描点后发现发现T T、l l间不是正比关系，而好像是间不是正比关系，而好像是T T2 2l l的关系，请讲一讲你如何进一步验证这一的关系，请讲一讲你如何进一步验证这一猜想是否正确？猜想是否正确？( (文字力求简洁、清楚，写出要点即可文字力求简洁、清楚，写出要点即可) )_._.解析解析：单摆的摆长等于线长加小球的半径单摆的摆长等于线长加小球的半径，故故 A A 错错；测量周期时应测出测量周期时应测出 30305050 次全振次全振动的时间求平均值动的时间求平均值，故故 B B 错错；为减少测量误差为减少测量误差，应该从

9、摆球经过平衡位置时开始计时应该从摆球经过平衡位置时开始计时，故故 D D 错，错，C C 正确正确答案答案： C C可以根据表中的可以根据表中的T T值计算出相应的值计算出相应的T T2 2值填入表中值填入表中， 画出对应的画出对应的T T2 2l l图象图象 如如果所描出的点很接近在一条过原点的直线上，就可以确认果所描出的点很接近在一条过原点的直线上，就可以确认T T2 2l l关系成立关系成立4.4.图图 7 74 41010在在“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验中的实验中，测得单摆摆角小于测得单摆摆角小于 5 5，完成完成n n全振动的时间全振动的时间为为t t，用毫米刻

10、度尺测得摆线长为，用毫米刻度尺测得摆线长为L L，用螺旋测微器测得摆球直径为，用螺旋测微器测得摆球直径为d d. .(1)(1)用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g g_._.(2)(2)从图从图 7 74 41010 可知，摆球直径可知，摆球直径d d的读数为的读数为_ mm.mm.(3)(3)实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大，其原因可能是实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大，其原因可能是( () )A A悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了B B单摆所用摆球质量太大单摆所用

11、摆球质量太大C C把把n n次全振动时间误当成次全振动时间误当成( (n n1)1)次全振动时间次全振动时间D D以摆线长作为摆长来计算以摆线长作为摆长来计算解析解析：单摆的摆长为单摆的摆长为l lL Ld d/2/2，完成完成n n次振动的时间为次振动的时间为t t，振动的周期振动的周期T Tt t/ /n n，代入代入单摆的周期公式单摆的周期公式T T2 2l lg g中中， 整理可得整理可得g g4 42 2n n2 2L Ld d2 2t t2 2， 读出螺旋测微器的示数读出螺旋测微器的示数为为5.980(5.980(0.0020.002 均可均可) )；由推导出的公式；由推导出的公式

12、g g4 42 2n n2 2L Ld d2 2t t2 2可知，只有可知，只有 C C 答案正确答案正确答案：答案：(1)(1)4 42 2n n2 2L Ld d2 2t t2 2(2)5.980(2)5.980(0.0020.002 均可均可) )(3)C(3)C5.5.图图 7 74 41111某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长仍将从悬点到球心的距离当作摆长L L，通过改变摆线的长度通过改变摆线的长度，测得测得 6 6 组组L L和对应的周和对

13、应的周期期T T，画出，画出L LT T2 2图线，然后在图线上选取图线，然后在图线上选取A A、B B两个点，坐标如图两个点，坐标如图 7 74 41111 所示他采所示他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g g_._.请你判断该同请你判断该同学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将学得到的实验结果与摆球重心就在球心处的情况相比，将_(_(填填“偏大偏大”“”“偏偏小小”或或“相同相同”) )解析：设摆球重心在球心的正下方解析：设摆球重心在球心的正下方x x处，则第一次测量时摆长处，则第一次测量时摆长L L1 1L

14、 L1 1x x，对应周，对应周期期T T1 12 2L L1 1x xg g，第二次测量时摆长第二次测量时摆长L L2 2L L2 2x x，对应周期对应周期T T2 22 2L L2 2x xg g，联立联立解得解得g g4 42 2( (L L1 1L L2 2) )T T2 21 1T T2 22 2，用图象法处理实验数据，则计算重力加速度的表达式为，用图象法处理实验数据，则计算重力加速度的表达式为g g4 42 2( (L LA AL LB B) )T T2 2A AT T2 2B B，实验结果与摆球重心就在球心处的情况相同，实验结果与摆球重心就在球心处的情况相同答案答案：4 42

15、2( (L LB BL LA A) )T T2 2B BT T2 2A A相同相同6 6(2010(2010宝鸡质模宝鸡质模) )图图 7 74 41212将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为将一单摆装置竖直悬挂于某一深度为h h( (未知未知) )且开口向下的小筒中且开口向下的小筒中( (单摆的下部分露于单摆的下部分露于筒外筒外) )，如图，如图 7 74 41212 甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单甲所示，将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放，设单摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测量工具只能测量出筒的下端口摆摆动过程中悬线不会碰到筒壁，如果本实验的长度测

16、量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离到摆球球心的距离l l，并通过改变，并通过改变l l而测出对应的摆动周期而测出对应的摆动周期T T，再以，再以T T2 2为纵轴为纵轴l l，并通，并通过改变过改变l l而出对应的摆动周期而出对应的摆动周期T T，再以再以T T2 2为纵轴为纵轴，l l为横轴作出函数关系图象为横轴作出函数关系图象，那么就那么就可能通过此图象得出小筒的深度可能通过此图象得出小筒的深度h h和当地的重力加速度和当地的重力加速度g g. .(1)(1)现有如下测量工具：现有如下测量工具：A.A.时钟；时钟；B B 秒表；秒表；C.C.天平；天平；D.D.毫米刻度尺本实验所需的测量毫米刻度尺本实验所需的测量工具有工具有_；(2)(2)如果实验中所得到的如果实验中所得到的T T2 2l l关系图象如图关系图象如图 7 74 41212 乙所示乙所示， 那么真正的图象应该那么真正的图象应该是是a a、b b、c c中的中的_(3)(3)由图象可知，小筒的深度由图象可知，小筒的深度h h_m_m；当地；当地g g_m/s_m/s2 2. .解析：解析：(1)(1)测量筒的下端口到摆球球心之间的距离测量筒的下端口到摆球球心之间的距离l l，用到毫米刻度尺，测单摆的周期，用到毫米刻度尺，测单摆的周期用秒表，所以测量工具选用秒表，所以测量工具选 B B、D.D.(2)(2