Question

17．將單擺裝置豎直懸掛于某一深度為h（未知）且開口向下的小筒中（單擺的下部分露于筒外），如圖（甲）所示，將懸線拉離平衡位置一個(gè)小角度后由靜止釋放，設(shè)單擺振動(dòng)過程中懸線不會(huì)碰到筒壁，如果本實(shí)驗(yàn)的長度測量工具只能測量出筒的下端口到擺球球心之距離L，并通過改變L而測出對應(yīng)的擺動(dòng)周期為T，再以T²為縱軸、L為橫軸做出函數(shù)關(guān)系圖象，那么就可以通過此圖象得出小筒的深度h和當(dāng)?shù)氐闹亓�加速�?br />（1）現(xiàn)有如下測量工具：A．時(shí)針；B．秒表；C．天平；D．毫米刻度尺．本實(shí)驗(yàn)所需的測量工具有BD；
（2）如果實(shí)驗(yàn)中所得到的T²-L關(guān)系圖象如圖（乙）所示，那么真正的圖象應(yīng)該是a、b、c中的a
（3）已知圖象中a、b、c三線平行，則可知小筒的深度h=0.30m；當(dāng)?shù)氐闹亓�加速度g=9.86m/s²．（小數(shù)點(diǎn)后保留兩位）

Answer 1

分析 （1）本實(shí)驗(yàn)要測量周期和筒的下端口到擺球球心之距離L，需要秒表和毫米刻度尺．單擺的周期與小球質(zhì)量無關(guān)，不需要測量小球的質(zhì)量．
（2）根據(jù)單擺的周期公式推導(dǎo)出T²-L函數(shù)關(guān)系解析式，選擇圖象．
（3）研究圖象與坐標(biāo)軸交點(diǎn)的意義，求出h和g．

解答 解：（1）本實(shí)驗(yàn)需要測量時(shí)間求出周期，并要測量筒的下端口到擺球球心的距離L，則所需的測量工具是天平和毫米刻度尺，故選BD．
（2）由單擺周期公式得：T=2π$\sqrt{\frac{h+L}{g}}$，解得：T²=$\frac{4{π}^{2}L}{g}$+$\frac{4{π}^{2}h}{g}$，當(dāng)L=0時(shí)，T²=$\frac{4{π}^{2}h}{g}$＞0，則真正的圖象是a．
（3）當(dāng)T²=0時(shí)，L=-h，即圖象與L軸交點(diǎn)坐標(biāo)，由圖示圖象可知，h=-L=30cm=0.3m，圖線的斜率大小k=$\frac{4{π}^{2}}{g}$，由由圖示圖象可知，k=$\frac{1.6}{0.4}$=4，解得：g=$\frac{4{π}^{2}}{k}$=9.86m/s²；
故答案為：（1）BD；（2）a；（3）0.30m；9.86．

點(diǎn)評(píng) 實(shí)驗(yàn)的核心是實(shí)驗(yàn)原理，根據(jù)原理推導(dǎo)解析式，研究圖象下列幾個(gè)方面的意義，如：斜率、截距、面積等等．