Question

9．某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中進(jìn)行了如下的操作：

（1）用游標(biāo)尺上有10個小格的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑如圖甲所示，可讀出擺球的直徑為2.06 cm．把擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺上，測量擺線長，通過計算得到擺長L．
（2）用秒表測量單擺的周期．當(dāng)單擺擺動穩(wěn)定且到達(dá)最低點時開始計時并記為n=1，單擺每經(jīng)過最低點記一次數(shù)，當(dāng)數(shù)到n=60時秒表的示數(shù)如圖乙所示，該單擺的周期是T=2.28 s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（3）測量出多組周期T、擺長L的數(shù)值后，畫出T²-L圖線如圖丙，此圖線斜率的物理意義是C
A．g          B.$\frac{1}{g}$       C.$\frac{4{π}^{2}}{g}$       D.$\frac{g}{4{π}^{2}}$
（4）在（3）中，描點時若誤將擺線長當(dāng)作擺長，那么畫出的直線將不通過原點，由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比，其大小C
A．偏大  B．偏小  C．不變  D．都有可能
（5）該小組的另一同學(xué)沒有使用游標(biāo)卡尺也測出了重力加速度，他采用的方法是：先測出一擺線較長的單擺的振動周期T₁，然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度△L，再測出其振動周期T₂．用該同學(xué)測出的物理量表示重力加速度g=$\frac{4{π}^{2}△L}{{T}_{1}^{2}-{T}_{2}^{2}}$．

Answer 1

分析 （1）游標(biāo)卡尺讀數(shù)的方法是主尺讀數(shù)加上游標(biāo)讀數(shù)，不需估讀．
（2）秒表讀數(shù)：先讀內(nèi)圈，讀數(shù)時只讀整數(shù)，小數(shù)由外圈讀出，讀外圈時，指針是準(zhǔn)確的，不用估讀．根據(jù)T=$\frac{t}{n}$求周期．
（3）（4）（5）根據(jù)單擺的周期公式和數(shù)學(xué)知識得到重力加速度與T²-L圖象斜率的關(guān)系．根據(jù)重力加速度的表達(dá)式，分析重力加速度測量值偏大的原因．由單擺周期公式，求出重力加速度的表達(dá)式．

解答 解：（1）游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為20mm，游標(biāo)讀數(shù)為0.1×6mm=0.6mm，所以擺球的直徑為 d=20.6mm=2.06cm；
（2）由單擺全振動的次數(shù)為：n=$\frac{60-1}{2}$=29.5次，
由圖示秒表可知，其示數(shù)為：t=60s+7.4s=67.4s，
該單擺的周期：T=$\frac{t}{n}$=$\frac{67.4s}{29.5}$≈2.28s；
（3）由周期公式T=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$可知：T²=$\frac{4{π}^{2}}{g}$L，則T²-L圖線斜率：k=$\frac{4{π}^{2}}{g}$，故選：C．
（4）描點時若誤將擺線長當(dāng)作擺長，那么畫出的直線將不通過原點，T²=$\frac{4{π}^{2}}{g}$（L_線+$\fraccaqw2y6{2}$），即作出T²-L_線的圖象，斜率不變，由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比，其大小不變，故選：C．
⑤由單擺周期公式可知：T₁=2π$\sqrt{\frac{L}{g}}$，T₂=2π$\sqrt{\frac{L-△L}{g}}$，
解得：g=$\frac{4{π}^{2}△L}{{T}_{1}^{2}-{T}_{2}^{2}}$；
故答案為：（1）2.06；（2）2.28；（3）C；（4）C；（5）$\frac{4{π}^{2}△L}{{T}_{1}^{2}-{T}_{2}^{2}}$．

點評 常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實驗的基礎(chǔ)．掌握單擺的周期公式，從而求解加速度，擺長、周期等物理量之間的關(guān)系．