2021年高中物理第二章机械振动5实验：用单摆测量重力加速度课时作业含解析人教版必修1.doc

实验：用单摆测量重力加速度

1.如图所示为同一实验室中两个单摆的振动图象,从图中可知,两摆的( )

A.摆长相等

B.振幅相等

C.摆球质量相等

D.摆球同时改变速度方向

2.在“用单摆测定重力加速度”的实验中,实验时用拉力传感器测得摆线的拉力大小F随时间t变化的图象如图所示,则该单摆的周期为（）

A.t

B.2t

C.3t

D.4t

3.单摆是为研究振动而抽象出的理想化模型,其理想化条件是( )

A.摆线质量不计

B.摆线不伸缩

C.摆球的直径比摆线长度小得多

D.摆角小于5°

4.在用单摆测量重力加速度的实验中：

（1）用游标卡尺测量小钢球的直径，如图1所示，小球的直径为_______mm。

（2）表中是用单摆测定重力加速度实验中获得的有关数据，利用数据，在如图2所示的坐标系中描出2

-图像。

l T

l0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2

摆长/m

周期22

T 1.6 2.2 2.4 3.2 4.0 4.8

/s

（3）利用图像，求得重力加速度_______2

m/s（结果保留三位有效数字）。

5.在“用单摆测定重力加速度”的实验中：

（1）为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最_____(填“高”或“低”)点的位置，且用秒表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中秒表示数为一单摆全振动50次所经过的时间，则单摆振动周期为______s。

（2）若测得的g值偏大。可能的原因是( )

A．摆球质量过大

B．单摆振动时振幅较小

C．测量摆长时。只考虑了线长.忽略了小球的半径

n+）个全振动.使周期偏小

D．测量周期时。把n个全振动误认为（1

6.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，

(1)测摆长时，若正确测出悬线长L和摆球直径d,则摆长为 ;

(2)测周期时，当摆球经过位置（填平衡位置或最高点）时开始计时并计数1次，测出经过该位置N次(约60100次)的时间为t,则周期为。

l=,摆球直径7.某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验时,先测得摆线长101.00cm

t=,则

2.00cm

d=,然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间101.5s

=,结果保留三位有效数字)

1.他测得的重力加速度g=___________2

m/s.(2π9.87

2.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上,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线长l并测出相应的周期T,从而得到几组l与T 的数据,再以l为横坐标,2T为纵坐标,将所得数据描点连成直线,并求得该直线的斜率为k,则重力加速度g=_____________(用k表示).

8.利用单摆测当地重力加速度的实验中

①利用游标卡尺测得金属小球直径如图丁所示，小球直径d=______cm；

②甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。甲组同学采用图甲所示的实验装置；

A.为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中，还应该选用______；(用器材前的字母表示)

a.长度接近1m的细绳

b.长度为30cm左右的细绳

c.直径为1.8cm的塑料球

d.直径为1.8cm的铁球

e.最小刻度为1cm的米尺

f.最小刻度为1mm的米尺

B.该组同学先测出悬点到小球球心的距离L，然后用秒表测出单摆完成n次全振动所用的时间t。请写出重力加速度的表达式g=______。(用所测物理量表示)

C.在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值______。(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)

③乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中速度随时间变化的关系，如图丙所示的v t-图线。

A.由图丙可知，该单摆的周期T=______s；

B.更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出2T L

-(周期平方-摆长)图线，并根据图线拟合得到方程2 4.040.035

=+。由此可以得出当地的重力加速度

T L

g=______2

π=，结果保留3位有效数字)

m/s，(取29.86

④某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其它操作无误，那么他得到的实验图象可能是下列图象中的______。

答案以及解析

1.答案：A

解析：由题中图象可知，两摆的振幅不同，周期相同，说明摆长相同，速度方向不是同时改变，所以选项A 对，B 、D 错；据图中信息无法判断摆球质量关系，选项C 错。

2.答案：D

解析：小球在竖直平面内运动,在最低点绳子的拉力和重力的合力提供向心力,此时拉力最大,半个周期后再次最大,所以此时开始计时,第二次拉力最大时对应的时间即一个周期,根据图象可以知道:单摆的周期为: 4T t =；所以D 选项是正确的。

3.答案：ABC

解析：单摆由摆线和摆球组成,摆线只计长度不计质量,摆球只计质量不计大小,且摆线不伸缩,ABC 正确,D 错误。

4.答案：（1）18.7

（2）见解析

（3）9.86（9.85~9.87）

解析：（1）游标卡尺的主尺读数为18 mm ，游标尺上第7条刻度线和主尺上某一刻度线对齐，所以游标尺读数为70.1mm 0.7mm ⨯=，所以最终读数为18mm 0.7mm 18.7mm +=。

（2）如图所示

（3）根据单摆的周期公式2πT l g =得224π

g l T =，则2l T -图线的斜率为222 1.20m/s 0.25m/s 4.84π0

g k -===-，得29.86m/s g ≈。 5.答案：(1)低；99.8

(2)D

解析：(1)小球的偏角α在很小(5α<︒)时，小球的振动才近似看成简谐运动。在摆球经过最低点时开始计时，产生的时间误差较小。

由秒表读出时间：908s 98s t =+=； 周期98 1.96s 5050

t T ===；