Question

19．某同學利用如圖1所示的裝置測量當?shù)氐闹亓�加速度．實驗步驟如下：
A．按裝置圖安裝好實驗裝置
B．用游標卡尺測量小球的直徑d
C．用米尺測量懸線的長度l
D．讓小球在豎直平面內(nèi)小角度擺動．當小球經(jīng)過最低點時開始計時，并計數(shù)為0，此后小球每經(jīng)過最低點一次，依次計數(shù)1、2、3…．當數(shù)到20時，停止計時，測得時間為t
E．多次改變懸線長度，對應每個懸線長度都重復實驗步驟C、D
F．計算出每個懸線長度對應的t²
G．以t²為縱坐標、l為橫坐標，作出t²-l圖線
結(jié)合上述實驗，完成下列任務：

（1）用游標為10分度（測量值可準確到0.1mm）的卡尺測量小球的直徑．某次測量的示數(shù)如圖2所示，讀出小球直徑d的值為1.52cm．
（2）該同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機作出t²-l圖線如圖3所示．根據(jù)圖線擬合得到方程t²=4.04l+3.5．由此可以得出當?shù)氐闹亓�加速度g=9.76m/s²．（取π²=9.86，結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（3）從理論上分析圖線沒有過坐標原點的原因，下列分析正確的是D．
A．不應在小球經(jīng)過最低點時開始計時，應該在小球運動到最高點開始計時
B．開始計時后，不應記錄小球經(jīng)過最低點的次數(shù)，而應記錄小球做全振動的次數(shù)
C．不應作t²-l圖線，而應作t-l圖線
D．不應作t²-l圖線，而應作t²-（l+$\frac{1}{2}$d）圖線．

Answer 1

分析 （1）游標卡尺主尺示數(shù)與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺的示數(shù)；游標卡尺不需要估讀；
（2）由于當小球經(jīng)過最低點時開始計時，并計數(shù)為0，此后小球每經(jīng)過最低點一次，依次計數(shù)1、2、3…．當數(shù)到20時，停止計時，測得時間為t．根據(jù)單擺周期公式T=2π$\sqrt{\frac{l}{g}}$得：$\frac{t}{10}=2π\(zhòng)sqrt{\frac{l}{g}}$，進一步變形得到t²-l圖象的解析式，從而根據(jù)圖象中斜率的物理意義求出g；
（3）單擺擺長等于擺線長度與擺球半徑之和，以擺線長度作為擺長，則擺長偏�。�

解答 解：（1）圖1所示游標卡尺主尺的示數(shù)是1.5cm=15mm，游標尺示數(shù)是2×0.1mm=0.2mm，小球的直徑d=15mm+0.2mm=15.2mm=1.52cm；
（2）根據(jù)單擺周期公式T=2π$\sqrt{\frac{l}{g}}$得：$\frac{t}{10}=2π\(zhòng)sqrt{\frac{l}{g}}$，即：t²=400π²$\frac{l}{g}$
故t²-l圖象的斜率表示$\frac{400{π}^{2}}{g}$的大小，
由題意知斜率k=404.0
則：$\frac{400{π}^{2}}{g}$=404.0，π²取10，
得：g≈9.76m/s²
（3）單擺擺長等于擺線長度與擺球半徑之和，把擺線長度作為單擺擺長，擺長小于實際擺長，t²-l圖象不過原點，在縱軸上截距不為零，故D正確，
故選：D
故答案為：（1）1.52；（2）9.76；（3）D

點評 游標卡尺主尺與游標尺示數(shù)之和是游標卡尺示數(shù)，對游標卡尺讀數(shù)時，要確定游標尺的精度，游標尺是10分度的，精度為0.1mm，游標尺是20分度的，精度是0.05mm，游標尺是50分度的，精度為0，02mm，注意擺長等于擺線的長度與擺球的半徑之和．