课时作业(14) 实验：用单摆测量重力加速度-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

课时作业（十四） 实验：用单摆测量重力加速度 答案精解Pm (建议用时：40分钟) [基础训练] A,摆球所受的重力 题组一实验原理 B.摆球所受重力和摆线对摆球拉力的合力 C,摆线对摆球的拉力 1.(多选)某实验小组利用单摆测当地的重力加速度 D.摆球重力在垂直摆线方向上的分力 实验中，发现某次测得的重力加速度的值偏大，其 (3)某同学的操作步骤如下，其中正确的是 原因可能是 A.取一根细线，下端系住直径为d的金属小球，上 A.以摆球直径和摆线长之和作为摆长来进行计算 端固定在铁架台上 B.单摆所用摆球质量太大 B.用米尺量得细线长度L,摆长为L再加上摆球 C.把n一1次全振动时间误当成n次全振动时间 半径 D.开始计时时，秒表过早按下 C.在摆线偏离竖直方向15位置释放小球 2.用单摆测定重力加速度，依据的原理是 D.让小球在水平面内做圆周运动，测得摆动周期， A.由g=可知，T一定时，g与1成正比 再根据公式计算重力加速度 T 4.利用单摆测量当地重力加速度的实验中 B由g=可知，一定时g与下成反比 C,由于单摆的振动周期T和摆长！可用实验测定， 因此利用：一竿可算出当地的重力加速度 D.同一地区单摆的周期不变，不同地区的重力加速 甲 度与周期的二次方成反比 (1)利用游标卡尺测得金属小球直径如图甲所示， 题组二数据处理 小球直径d= cm. 3.在探究单摆运动的实验中： (2)某同学测量数据如表所示，请在图乙中画出（一 (1)图甲是用力传感器对单摆振动过程进行测量的 T图像. 装置图，图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显 1/m 0.400 0.500 0.600 0.8001.200 示的F-1图像，根据图乙的信息可得，从=0时刻 T/s 1.60 2.10 2.40 3.20 4.80 开始摆球第二次摆到最低点的时刻为 ,摆长 'm 1.5 为 (x=10,g取10m/s). 1.0 0.5 传感 2345T14 00.10.91.7 甲 由图像可得重力加速度g= m/s2(保留三 (2)单摆振动的回复力是 位有效数字). ·153 (3)某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径， 当地重力加速度g= ,由此得到的g值会 其他操作无误，那么他得到的实验图像可能是下列 (选填“偏小”“不变”或“偏大”). 图像中的 6.某小组在做“用单摆测量重力加速度”的实验后，为 女 进一步探究，将单摆的轻质细线改为刚性重杆.通 过查资料得知，这样做成的“复摆”做简谐运动的周 [能力提升] 期T=2√受，式中1为由该摆决定的布 量，m为摆的质量，g为重力加速度，r为转轴到重 5.在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组 心C的距离.如图甲所示，实验时在杆上不同位置 在测量单摆的周期时，测得摆球经过”次全振动的 总时间为△，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度 打上多个小孔.将其中一个小孔穿在光滑水平轴O 尺测得摆线长度为！，再用游标卡尺测量摆球的直 上，使杆做简谐运动，测量并记录，和相应的运动 径为D,某次测量游标卡尺的示数如图甲所示 周期T:然后将不同位置的孔穿在轴上重复实验， 1 2 cn 实验数据如表所示，并测得摆的质量m=0.50kg 业 0510 3 甲 2.0 1T3 1.9 1.8 1.7 1.5 14 a 1.3 1.3 00.050.100.15020025rm 回答下列问题： r/m 0.45 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 (1)由甲图可知，摆球的直径为D= mm. T/s 2.11 2.14 2.20 2.30 2.43 2.64 (2)该单摆的周期为 (1)由实验数据得出图乙所示的拟合直线，图中纵 (3)为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次 轴表示 摆长L并测出相应的周期T,从而得出几组对应的 (2)Ic的国际单位为 ,由拟合直线得到Ic L和T的数值，以L为横坐标，T为纵坐标作出 (保留到小数点后两位) T-L图线，但同学们不小心每次都把小球直径当 的值为 作半径来计算摆长，由此得到的T下一L图像是图乙 (3)若摆的质量测量值偏大，重力加速度g的测量 中的 (选填“①”“②”或“③”)，由图像可得 值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”). ·154·力最大.根据牛顿第二定律得Fx一mg=m ，解得最大 (2)1-T”图像如图所示. l/m 速度o=0.2m/s. 答案(1)1.256(2)0.4m(3)0.2m/s 1.0 13.解析(1)甲球做自由落体运动，由自由落体定律得 0.s R=gi,解得√。 /2R 2 3 4 5 乙球沿圆孤做简谐运动（由于AC《R,可认为摆角05）. 此振动与一个摆长为R的单摆振动模型相同，故此等效摆 由T=2√可得1=授授 长为R,因此乙球第1