Question

16．在用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，
①為了減小測(cè)量誤差，下述措施中正確的是CEG．（填字母）
A．由于空氣阻力的作用單擺的振動(dòng)幅度會(huì)逐漸減小，所以單擺的擺角越大越好．
B．?dāng)[線的質(zhì)量要盡量的小，擺線的彈性要盡量的小、擺線的長(zhǎng)度要應(yīng)盡量短些
C．?dāng)[球應(yīng)該選體積較小、質(zhì)量較大的
D．測(cè)量周期時(shí)，計(jì)時(shí)起點(diǎn)必須選在最低點(diǎn)，計(jì)時(shí)終點(diǎn)則可以選在最高點(diǎn)．
E．測(cè)量周期時(shí)應(yīng)測(cè)擺球30～50次全振動(dòng)的時(shí)間算出周期
F．將擺線平放在桌面上，將擺線拉直后用米尺測(cè)出擺線的長(zhǎng)
G．單擺的擺動(dòng)平面一定要在豎直平面內(nèi)

②某學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中，用米尺測(cè)出擺線長(zhǎng)88.15cm，用主尺最小分度為1mm，20個(gè)分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量金屬球的直徑，結(jié)果如圖1所示，則單擺的擺長(zhǎng)為89.120cm，用秒表測(cè)量單擺的周期．當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)并記為1，單擺每經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)記一次，當(dāng)數(shù)到n=60時(shí)，秒表的示數(shù)如圖2所示，則該單擺的周期是T=1.83s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
③測(cè)量出多組周期T、擺長(zhǎng)L數(shù)值后，畫出T²-L圖象如圖3，則此圖線的斜率的物理意義是C
A．g    B．$\frac{1}{g}$    C．$\frac{{4{π^2}}}{g}$    D．$\frac{g}{{4{π^2}}}$

④若某同學(xué)在根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖象如圖4所示造成圖象不過(guò)坐標(biāo)點(diǎn)的原因可能是漏計(jì)小球半徑，利用該圖象求出的重力加速度將無(wú)影響（填偏大、偏小或無(wú)影響）

Answer 1

分析 ①在擺角很小的情況下，單擺的振動(dòng)才是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；為減小空氣阻力的影響，擺球的直徑應(yīng)遠(yuǎn)小于擺線的長(zhǎng)度，選擇密度較大的實(shí)心金屬小球作為擺球．?dāng)[長(zhǎng)等于擺線的長(zhǎng)度加上擺球的半徑．
②游標(biāo)卡尺先讀主尺，再讀副尺；秒表先讀外圈，再讀內(nèi)圈；
③由單擺的周期公式判斷周期隨擺長(zhǎng)的變化，注意擺長(zhǎng)=擺線長(zhǎng)+球半徑．由單擺周期公式，求出重力加速度的表達(dá)式．
④圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，從圖象可以得到相同的周期下，擺長(zhǎng)偏小，故可能是漏加小球半徑；但是圖象的斜率并沒(méi)有改變．

解答 解：①A、在擺角很小的情況下，單擺的振動(dòng)才是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，擺角不能過(guò)大，故A錯(cuò)誤．
B、擺線的質(zhì)量要盡量的小，擺線的彈性要盡量的小、擺線的長(zhǎng)度要適當(dāng)，故B錯(cuò)誤．
C、擺球應(yīng)該選體積較小、質(zhì)量較大的，故C正確．
D、測(cè)量周期時(shí)，計(jì)時(shí)起點(diǎn)和終點(diǎn)都必須選在最低點(diǎn)，故D錯(cuò)誤．
E、為了減小測(cè)量誤差，應(yīng)采用累積法測(cè)量周期，即測(cè)量單擺30～50次全振動(dòng)的時(shí)間t，再求周期，故E正確．
F、為減小測(cè)量擺長(zhǎng)造成的實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)把單擺懸掛起來(lái)，然后測(cè)出擺球球心到擺線某點(diǎn)O間的長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)，故F錯(cuò)誤；
G、單擺的擺動(dòng)平面一定要在豎直平面內(nèi)，否則就成了圓錐擺，故G正確．
故選：CEG．
②主尺讀數(shù)為：1.9cm，副尺讀數(shù)為：8×0.05mm=0.40mm=0.040cm，球直徑為1.940cm，則單擺的擺長(zhǎng)為：88.15cm+0.970cm=89.120cm．
秒表內(nèi)圈讀數(shù)為30s，外圈讀數(shù)為：25s，總時(shí)間為55s，單擺周期為：$T=\frac{55}{30}s=1.83s$．
③由單擺的周期公式T=$2π\(zhòng)sqrt{\frac{L}{g}}$，
得
T²=$\frac{4{π}^{2}}{g}L$，
則根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)得知，T²-L圖象的斜率：
k=$\frac{4{π}^{2}}{g}$．故ABD錯(cuò)誤，C正確．
故選：C．
④圖象不通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)，從圖象可以得到相同的周期下，擺長(zhǎng)偏小，故可能是漏加小球半徑；依據(jù)T²=$\frac{4{π}^{2}}{g}L$圖象的斜率并沒(méi)有改變，故對(duì)利用該圖象求出的重力加速度沒(méi)有影響．
故答案為：
①CEG；②89.120；1.83；③C；④漏計(jì)小球半徑；無(wú)影響．

點(diǎn)評(píng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想的運(yùn)動(dòng)模型，單擺只有在擺角很小，空氣阻力影響不計(jì)的情況下單擺的振動(dòng)才可以看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，要知道影響實(shí)驗(yàn)結(jié)論的因素．