将一单摆装置竖直挂于某一深度h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外),如图甲所示,将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,设单摆振动过程中悬线不会

将一单摆装置竖直挂于某一深度h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外),如图甲所示,将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,设单摆振动过程中悬线不会

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将一单摆装置竖直挂于某一深度h(未知)且开口向下的小筒中(单摆的下部分露于筒外),如图甲所示,将悬线拉离平衡位置一个小角度后由静止释放,设单摆振动过程中悬线不会碰到筒壁,如果本实验的测量工具只能测量出筒的下端口到摆球球心的距离为l,并通过改变l而测出对应的周期T,再以T2为纵轴、l为横轴作出函数关系图象,那么就可以通过此图象得出小筒的深度h和当地的重力加速度.
(1)如果实验中所得到的T2-L关系图象如图乙所示,那么真正的图象应是a、b、c中的______.
(2)由图象可知,小筒的深度h=______m,当地的g=______m/s2
(3)某次秒表计时得的时间如图丙所示,则总时间为______s.

魔方格
答案

(1)根据单摆的周期公式T=2π


h+l
g
得到,T2=
4π2
g
L+
4π2h
g
,根据数学知识可知,T2-L关系的图象应是a、b、c中的a.
(2)根据数学知识可知,
4π2h
g
=1.2,代入得到,h=0.3m.图线的斜率k=
1.2
0.3
=04,k=
4π2
g
,则g=
4π2
k
=
4×3.142
4
m/s2=9.86m/s2
(3)由分针读出60s,秒针读出6.3s,则总时间为66.3s.
故答案为:(1)a.(2)0.3m.9.86.(3)66.3s.
举一反三
在“用单摆测定重力加速度”的实验中
(1)用刻度尺量出悬点到小球的距离96.60cm,已量得小球直径是5.26cm,某同学为减少实验误差,对同一摆长的单摆进行3次周期测量,每次是在摆球通过最低点时,按下秒表开始计时,同时将此次通过最低点作为第一次,接着记录通过最低点的次数,一直数到计时终止,结果如下表:
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在“用单摆测重力加速度”的实验中,
(1)某同学的操作步骤为:
a.取一根细线,下端系住直径为d的金属小球,上端固定在铁架台上
b.用米尺量得细线长度l
c.在摆线偏离竖直方向5°位置释放小球
d.用秒表记录小球完成n次全振动的总时间t,得到周期T=t/n
e.用公式g=
4π2l
T2
计算重力加速度
按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比______(选填“偏大”、“相同”或“偏小”).
(2)已知单摆在任意摆角θ时的周期公式可近似为T′=T0[1+asin2(
θ
2
)]
,式中T0为摆角趋近于0°时的周期,a为常数.为了用图象法验证该关系式,需要测量 的物理量有______;若某同学在实验中得到了如图所示的图线,则图象中的横轴表示______.魔方格
某同学让重锤做自由落体运动,利用打点计时器打出的纸带来测量当地的重力加速度.该同学在实验中得到6条纸带,如图所示为其中一条,在纸带上取6个计数点,两个相邻计数点间的时间间隔为T=0.02s.其中1、2、3点相邻,4、5、6点相邻,在3点和4点之间还有若干个点.s1是l、3两点的距离,s3是4、6两点的距离,s2是2、5两点的距离.

魔方格

①测sl、s2、s3后,点2速度的表达式v2=______
②该同学测得的数据是s1=4.0cm,s2=20.0cm,s3=8.8cm,根据数据求出重力加速度g=______m/s2(保留两位有效数字);
③测量值小于当地的重力加速度真实值的原因是______.
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L,通过改变摆线的长度,测得6组L和对应的周期T,画出L-T2图线,然后在图线上选取A、B两个点.坐标如图所示,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g=______.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______.(填“偏大”、“偏小”或“相同”)魔方格
(1)在“用单摆测重力加速度”的实验中,下列措施中可以提高实验精度的是______.
A.选细线做为摆线
B.单摆摆动时保持摆线在同一竖直平面内
C.拴好摆球后,令其自然下垂时测量摆长
D.计时起止时刻,选在最大摆角处
(2)某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中,先测得摆线长为97.50cm,摆球直径为2.00cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间,则:
①该摆摆长为______ cm.
②如果测得的g值偏小,可能的原因是______.
A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端悬点末固定,振动中出现松动,使摆线长度增加了
C.开始计时时,秒表过迟按下
D.实验中误将49次全振动记为50次
③为了提高实验精度,在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T,从而得出一组对应的l与T的数据,再以l为横坐标,T2为纵坐标,将所得数据连成直线如图所示,并求得该直线的斜率为k,则重力加速度g=______(用k表示).