用单摆测重力加速度讲解学习.docx

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用单摆测重力加速度讲解学习

用单摆测重力加速度

用单摆测重力加速度

一、多选题：

本大题共1小题，第1小题为4分；共计4分。

   1、用单摆测定重力加速度g时，下面哪些做法可以减小误差？

[　　]

A．摆线长度不宜太长，取0.1m左右为宜

B．因为周期跟摆球质量无关，所以摆球用木球或铁球都一样

C．测摆长必须从悬点到摆球球心

D．测周期必须用n次全振动总时间除以n

二、实验题：

本大题共21小题，第2小题为2分；从第3小题到第6小题每题4分小计16分；从第7小题到第8小题每题5分小计10分；从第9小题到第15小题每题6分小计42分；第16小题为7分；从第17小题到第19小题每题8分小计24分；第20小题为9分；第21小题为10分；第22小题为15分；共计135分。

   2、在“用单摆测重力加速度”的实验中，需要测量单摆的周期T，在测周期T时一般不直接测量1个周期的数值，而是测量n（例如n=30）个周期的总时间t，再计算出周期T的值（T=t/n），这种方法称为累积法．某同学实验时使用的单摆的摆长约为90cm，测量时间的停表是机械式的，其最小分度为0.1s．如果他直接测量1个周期的值，测得的数据的有效数字位数是________位．如果他采用累积法，测30个周期的总时间，测得的周期值的有效数字位数是________位．

   3、测某地重力加速度时，用了一个摆长为2.00m的单摆，测得100次全振动所需时间为4min44s．这地方的重力加速度的值为____m/s2．

   4、在用单摆测定重力加速度时，需要测量的物理量是

[　　]

A．周期和摆长

B．摆长和摆球质量

C．摆球质量和周期

D．摆线的最大偏角和周期

   5、一位同学用单摆测重力加速度，把单摆悬挂好以后，在摆角小于5°的情况下，测得单摆的周期为

，然后使摆长增加△L，仍在摆角小于5°的情况下，测得单摆的周期为

．该同学测得的重力加速度的数值g=___________．

   6、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，摆长是指____________之间的距离，如果某同学用秒表记录下单摆作40次全振动的所用时间，秒表示数如图所示，则这单摆的振动周期是____________s.

   7、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，用________测摆长L，测摆长时，应测量悬点到________的长度．振动时摆线的最大偏角应________，若摆球振动了50次所用的时间为80.5s，则单摆的振动周期T=________s．

   8、在单摆测重力加速度的实验中，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为横座标，T2为纵座标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率为K．则重力加速度g=____．（用K表示）

   9、

（1）在利用单摆测重力加速度的实验中，现有三个大小相同的小球：

小铁球，小铝球，小木球和三条细线：

棉线、丝线、细铜线，装置单摆时应选用

[　　]

A．棉线和小铁球　　　B．丝线和小铁球

C．铜线和小木球　　　D．丝线和小铝球

（2）某学生在实验中，测出了五组摆长L和周期T的值，然后作出

-L，图线如图所示，再求出图线的斜率k，最后由斜率k求出重力加速度g=__________．

   10、某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.50cm，摆球直径为2.0cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间（如图）．

①该摆摆长为________cm，秒表所示读数为________s．

②如果他测得的g值偏小，可能的原因是

[　　]

 A．测摆线长时摆线拉得过紧

 B．摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了

 C．开始计时，秒表过迟按下

 D．实验中误将49次全振动数记为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，从而得出一组对应的L和T的数据，如图所示，再以L为横坐标，

为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率为k，则重力加速度g＝________（用k表示）．

   11、某同学在做单摆测重力加速度实验中，先测得摆线长为97.50cm，摆球直径为2.0cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间如图所示．则：

①摆长为________cm，秒表读数为________

②测得g值偏小，可能的原因是

[　　]

 A．测摆线长时摆线拉得过紧

 B．摆线上端悬点未固定，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次全振动数为50次

   12、利用滴水法可以粗略测量当地的重力加速度，方法是：

如图所示，细心调整水龙头滴水的快慢，使第一滴水落到盘子的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落．从某一滴水从水龙头口流出的瞬间开始计时，并开始数1，数到第n滴水离开水龙头口时停止计时，记下所用的时间t．再测出______________,就可利用公式g=________算出当地的重力加速度值．

   13、

（1）利用单摆测重力加速度g，为了尽可能测准重力加速度g的数值，给出下列不同仪器供选择

A．软木实心球　　　B．铁质实心球　　　C．细棉纱线

D．丝线　　　E．闹钟　　　F．秒表　　　G．毫米刻度尺

应选用：

摆球用_________，摆线用_________，计时用_________．

（2）某同学测得g值偏大，这可能是下列哪些错误造成的:

______.

A．摆动次数少数一次

B．摆动次数多数一次

C．把摆线当作摆长

   14、在利用单摆测重力加速度的实验中，

（1）测量原理是_______________________________________．

（2）测量要用到的器材和测量仪器有_____________________________．

A．带中心孔的金属小球　　　B．丝线　　　　　　 C．打点计时器

D．低压交流电源　　　　　　E．铁架台　　　　　　F．复夹和夹板

G．秒表　　　　　　　　　　H．刻度尺

   15、在用单摆测定重力加速度实验中，测得单摆从悬点至小球上端距离为L，小球直径为D，N次全振动时间为t，则计算重力速度的公式应是g=_________．某次实验测得L=100cm，小球D=2.0cm，N=50，t=101s，则重力加速度g=_________m/

．

   16、从一座高大建筑物顶端下垂一条轻质长绳至地面，长绳上端固定；如果测量工具仅限用秒表和米尺（其他实验器材可根据需要自选），而且不知道当地的重力加速度．请设计一个就在地面附近测量该建筑物高度的方案．

   17、在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测出了单摆在摆角小于5°时完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，又用千分尺测得摆球直径为d。

（1）用上述测得的物理量，写出计算重力加速度的表达式g=______．

（2）由下图读出某同学所测小球直径的值为______．

（3）实验中某同学每次的测定值都比其它同学偏大，其原因可能是

[   ]

A．他的摆球比别的同学重

B．他的摆没在竖直面内摆动，而成了圆锥摆

C．数摆动次数时，在记时的同时，就开始数1，将ts内振动的次数多数了1次

D．将摆线长直接加直径做为摆长来计算

   18、单摆测重力加速度实验．

①用一装满砂的漏斗做成单摆，在摆动时砂从漏斗中漏出，则单摆的周期在砂漏出的初始阶段将_____________．

②偏角不超过5°的原因是____________________．

③测摆长和周期都要力求精确，两者相比______________更要精确，原因是________________________________．

④测量摆动次数不宜过少，开始和终止时刻应选定________________为最佳，原因是_____________________________．

   19、

（1）在用单摆测定重力加速度的实验中，用毫米刻度尺测量摆线的长，情况如图（A）所示，用游标卡尺测量摆球直径，卡尺游标位置如图（B）所示，可知摆球直径是______cm，单摆摆长是______m．

（2）利用单摆周期公式测定重力加速度时测出不同摆长L时相应周期值T，做

－L图线，如图所示.

与L的关系式

=________，利用图线上任两点A、B的坐标

可求出图线的斜率k=________，再由k可求出g=________．

   20、某学生在“用单摆测重力加速度”实验中，将装置的单摆挂起后，进行了如下的步骤：

A．测摆长L：

用米尺量出摆线的长度；

B．测周期T：

将摆球拉起，然后放开．在摆球某次通过最低点时，按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第一次，接着一直到摆球第60次通过最低点时，按秒表停止计时，读出这段时间t，算出单摆的周期T=t/60；

C．将所测得的L和T代入单摆周期公式

，算出g，将它作为实验的最后结果结果，写入实验报告中．

指出上面步骤中遗漏或错误的地方，写出该步骤字母，并加以改正：

___________________________________________________

___________________________________________________

___________________________________________________

   21、使用如图左边所示的装置测量重力加速度g，实验时先启动电火花计时器，待计时器工作稳定后，松开铁夹释放重锤，带动纸带下落，并在纸带上打出一系列点迹，如右边图所示，图中O是打出的第一个点，A．B．C．D．E、F、G是依次打出的点．量出OF间的距离为h=21.90cm，EG间的距离为s=16.50cm已知电火花计时器的打点频率是f=25Hz．

写出利用以上数据求重力加速度的公式，并代入数据求出重力加速度的值．

   22、假设我们已经进入了航天时代，一个由三个高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学家考察飞船前往X星球，准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度

，这些器材是：

  A．钩码一盒，质量未知且各钩码质量不等

  B．重锤一个，质量未知   

  C．带孔金属小球一个，直径已知为d

  D．太阳能电池板一块，输出直流电压可满足任何要求

  E．无弹性丝线若干根

  F．导线，开关若干

  G．刻度尺1把

  H．测力计1个

  I．天平1台含砝码1盒

  J．打点计时器1台（含复写纸片、纸带）

  K．电子秒表1个

  L．带有光控计时器的实验平板一块，在平板两端各有一个光控门，同时还配有其专用的直流电源、导线、开关、重锤线、滑块，该器材可用来测量物体从一个光控门运动到另一个光控门的时间

  M．支架：

能满足实验所需的固定作用

  到达X星球后，三位学生从以上器材中选择各自所需的器材（同一器材可以重复选用），用不同的方法各自独立地测出了重力加速度

的值．现请你完成他们所做的实验：

实验一：

（已经完成）

（1）器材有：

A、H、I

（2）主要的实验步骤是：

     ①选取一个合适的钩码，用天平测出质量m；

     ②用测力计测出该钩码的生力F

  （3）计算重力加速度的表达式为

实验二：

（1）选用的器材是________

（2）写出主要的实验步骤（简明扼要，下同）________

  （3）计算重力加速度的表达式为

＝________

实验三：

（1）选用的器材有________

（2）写出主要的实验步骤________

  （3）计算重力加速度的表达式为

＝________

用单摆测重力加速度标准答案

一、多选题：

本大题共1小题，第1小题为4分；共计4分。

  1、◆标准答案：

CD

二、实验题：

本大题共21小题，第2小题为2分；从第3小题到第6小题每题4分小计16分；从第7小题到第8小题每题5分小计10分；从第9小题到第15小题每题6分小计42分；第16小题为7分；从第17小题到第19小题每题8分小计24分；第20小题为9分；第21小题为10分；第22小题为15分；共计135分。

  2、   ★试题详解：

直接测1个周期，有效数字只能是2位，测30个周期，可以提高到3位．

  3、   ★试题详解：

9.78

  4、◆标准答案：

A

  5、   ★试题详解：

  6、   ★试题详解：

悬点到摆球中心,2.57

  7、   ★试题详解：

刻度尺,摆球球心,≤

1.61

  8、   ★试题详解：

  9、   ★试题详解：

（1）B

（2）

  10、   ★试题详解：

①98.50,99.8;②B;③

  11、   ★试题详解：

①98.5,99.8;②B

  12、   ★试题详解：

水龙头嘴到盘子的竖直距离h，

  13、◆标准答案：

B,D,F;B

     ★试题详解：

（1）BDF

（2）B

  14、   ★试题详解：

（1）

（2）A、B、E、F、G、H

  15、   ★试题详解：

  16、   ★试题详解：

　　选一金属重锤系在长绳末端，且稍微离开地面，构成一个单摆用秒表测定它振动

次所经历的时间

，得

　　①

　　设楼高为h，则

　　②

　　再把长绳一端截去l，重做这一实验测出

　　振动

次所经历时间

得

　　③

　　④

  17、   ★试题详解：

  18、   ★试题详解：

（1）增大

（2）偏角小于5°时，单摆的振动近似认为是简谐运动

（3）

（4）平衡位置，摆球经平衡位置时，速度最大，时间最短．

  19、   ★试题详解：

（1）2.00（cm）;1.0000（m）

（2）

  20、   ★试题详解：

  ①摆长、为摆线长与球半径之和，应该用米尺从上悬点量到球心间距离；或用米尺测摆线长，用卡尺测球直径，再算摆长．

  ②测周期时，开始计算次数应为0次，否则少一次，T值错误．

  ③应改变摆长，测三次g．求平均值，为最后结果．

  21、   ★试题详解：

打F点时的速度vF=

纸带的运动是初速为零的匀加速运动，满足机械能守恒的条件，因此

，因此重力加速度　　g=

=9.71m/s2．

（注意：

若认为OF间的时间间隔是t=6T=0.24s，根据自由落体运动的位移公式

得g=2h/t2=（2×0.2190/0.242）m/s2=7.60m/s2．这种解法是错误的，原因就在于释放夹子的瞬时一般不是刚打完O点的瞬时，因此OA间的时间间隔不是0.04s．但不管OA间的时间间隔是多少，纸带的运动都是初速为零的匀加速直线运动，在阻力可以忽略不计的情况下，满足机械能守恒的条件，因此可以利用机械能守恒的关系求解．

我们用这种方法测出来的重力加速度的值小于9.80m/s2，这是正常的，造成的原因是各种阻力的存在，包括空气阻力及纸带运动时受到的摩擦力等等．）

  22、   ★试题详解：

　　实验二

（1）C、E、G、K、M

（2）①组装并安装好单摆，测出摆线长度L

　　　②测出n次全振动的时间t，算出周期

　　（3）

　　实验三

（1）G、L、M

（2）①将带光控计时器的平板用支架竖直架稳；

　　　②测量两个光控门之间距离S；

　　　③把滑块从一个光控门处自由释放读出下落时间t；

　　（3）