高考物理一轮复习（同步课时作业及单元检测）第7章 机械振动和机械波 实验 利用单摆测重力加速度

高考物理一轮复习（同步课时作业及单元检测）第7章 机械振动和机械波 实验 利用单摆测重力加速度内容摘要：

1、利用单摆测重力加速度1在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精度有利的是 ()A适当加长摆线B质量相同、体积不同的摆球，应选用体积较大的C单摆偏离平衡位置的角度不能太大D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，用此时间间隔作为单摆振动的周期解析：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长摆线长度有利于把摆球看成质点，在摆角小于 10的条件下，摆球的空间位置变化较大，便于观察，选项 A 对摆球体积越大，所受空气阻力越大，对质量相同的摆球其影响越大，选项 B 错只有在小角度的情形下，单摆的周期才满足 T2 ，选项 2、 C 对仅测量一次全振动，由于球过平衡位置时速度较大，难以准确记录，且一次全振动的时间太短，偶然误差较大，选项 D 错答案：2010北京海淀区测试)某同学做“用单摆测定重力加速度”的实验时，测得的重力加速度数值明显大于当地的重力加速度的实际值造成这一情况的可能原因是()A测量摆长时，把悬挂状态的摆线长当成摆长B测量周期时，当摆球通过平衡位置时启动秒表，此后摆球第 30 次通过平衡位置时制动秒表，读出经历的时间为 t，并由计算式 T 求得周期始摆动时振幅过小D所用摆球的质量过大解析：由 T2 得 g l，g 值偏大说明 偏小把悬挂状态的摆线长2使 g 值偏小， A 错；摆球第 30 次通过平衡位 3、置时，实际上共完成 15 次全振动，周期 T ，误认为 30 次全振动，T 变小引起 摆周期与振幅和摆球质量无关，C 、D 错误答案：(1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，用主尺最小分度为 1 标尺上有 20 个分度的卡尺测量金属球的直径，结果如图实6 甲所示，可以读出此金属球的直径为_ 2)单摆细绳的悬点与拉力传感器相连，将摆球拉开一小角度使单摆做简谐运动后，从某时刻开始计时，拉力传感器记录了拉力随时间变化的情况，如图实6 乙所示，则该单摆的周期为_ 解析：(1)球的直径为14 2)由单摆的周期性结合 Ft 图象可以得出，该单摆的周期为 2.0 1)2)同学利用单摆测定当地重力加速度， 4、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 LT 2 图线，然后在图线上选取 A、B 两个点，坐标如图实7 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_(填“偏大” “偏小”或“相同”)解析：由单摆的周期公式 T2 得 2 ，则 42 ，T 2 ，可g g ，由此式可知测得的 两次实验中的摆长42以 案： 相同42面是“用单摆测定重力加速度”的实验中获得的有关数据：摆长 l/m 2/(1)利用上述数据在图实8 所示的坐标中作出 lT 2 图象图实8(2)利用图象，取 2s 2，求出 5、重力加速度的值解析：(1)图象如图所示(2)由图象中读出：当 s 2时，lm，则重力加速度g m/.6 m/s 22答案：(1)见解析图(2)m/同学想在家里做“用单摆测定重力加速度”的实验，但没有合适的摆球，他找到了一块大小约为 3 形不规则的大理石代替小球他设计的实验步骤如下：A将石块和细尼龙线系好，结点为 M，将尼龙线的上端固定于 O 点，如图实9 所示；B用刻度尺测量 尼龙线的长度 L 作为摆长；C将石块拉开一个大约 5的角度，然后由静止释放；D从摆球摆到最高点时开始计时，测出 30 次全振动的总时间 t，由 T 得出周期；变 尼龙线的长度再做几次实验，记下每次相应的 l 和 T；F求 6、出多次实验中测得的 l 和 T 的平均值，作为计算时用的数据，代入公式 g( )2l，2g.(1)该同学以上实验步骤中有重大错误的是_ (2)该同学用 长作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比(填“偏大 ”或“偏小”) (3)用什么方法可以解决摆长无法准确测量的困难。 解析：(1)摆长应为石块质心到悬点的距离，故 B 步骤错误；计时开始的位置应为摆球振动的平衡位置，故 D 步骤错误；在用公式 g( )2将各项的 能求 l、T 的平均值再代入求解，故 F 步骤也错误(2)因为用 摆的实际摆长偏小，因此计算出的重力加速度的值比实际值偏小(3)可采用图象法，以 出多次测量得到的 T2l 7、 图线，求出图线斜率 k 得 g 此可以解决42g 42案：(1)2) 偏小(3)见解析7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)，如图实10 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，测量出筒的下端口到摆球球心的距离 l，并通过改变 ，再以 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( 取 2实10(1)如果实验中所得到的 T2l 关系图象如图乙所示，那么正确的图象应是 a、b、2)由图象可知，小筒的深度 h_m ，当地的重力加速度 g_m/s 1)由单摆周 8、期公式 T2 可得 L，而 Llh ，所以 (l2g 42即 l h，正确图象应是 2g(2)由图象知 ，得 g 2m/s 2，h2g ：(1)a(2)同学利用如图实11 所示的装置测量当地的重力加速度实验步骤如下：A按装置图安装好实验装置B用游标卡尺测量小球的直径 米尺测量悬线的长度 小球在竖直平面内小角度摆动当小球经过最低点时开始计时，并计数为 0，此后小球每经过最低点一次，依次计数 1、2、30 时，停止计时，测得时间为 次改变悬线长度，对应每个悬线长度都重复实验步骤 C、算出每个悬线长度对应的 纵坐标、l 为横坐标，作出 t2l 图线结合上述实验，完成下列任务：(1)用游标为 10 分 9、度(测量值可准确到 0.1 卡尺测量小球的直径某次测量的示数如图实12 所示，读出小球直径 d 2(2)该同学根据实验数据，利用计算机作出 t2l 图线如图实13 所示根据图线拟合得到方程 此可以得出当地的重力加速度 g_m/s 2.(取 2果保留 3 位有效数字)图实13(3)从理论上分析图线没有过坐标原点的原因，下列分析正确的是_A不应在小球经过最低点时开始计时，应该在小球运动到最高点开始计时B开始计时后，不应记录小球经过最低点的次数，而应记录小球做全振动的次数C不应作 t2l 图线，而应作 tl 图线不应作 t2l 图线，而应作 l d)图线12解析：(1)依据游标卡尺读数原理知，d(15 )5.2 2)根据实验操作可知单摆周期 T ，由单摆周期公式得 2 ，所以 l l ，参考拟合方程得 以 g m/s 002002g )根据实验操作和实验原理可知 D 选项说法正确答案：(1)2)(3)D。