实验：用单摆测量重力加速度（分层作业）物理沪科版2020选择性必修第一册

《实验：用单摆测量重力加速度》 1．（2022·嘉定一中期中）某实验小组利用单摆测当地的重力加速度实验中，发现某次测得的重力加速度的值偏大，其原因可能是（　　） A．把摆线长作为摆长来进行计算 B．单摆所用摆球质量太大 C．把（n－1）次全振动时间误当成n次全振动时间 D．开始计时时，秒表过早按下 2．（2020·上海金山期末）在“用单摆测量重力加速度”实验中。（如图1所示） 图1 （1）下列操作正确的是_______。 A．甲图：小球从偏离平衡位置60°开始摆动 B．乙图：细线上端用铁夹子固定 C．丙图：小球到达最高点时作为计时开始与终止的位置 D．丁图：小球自由下垂时测量摆线的长度 （2）某同学通过测量30次全振动的时间来测定单摆的周期T，他在单摆经过平衡位置时按下秒表记为“1”，若同方向再次经过平衡位置时记为“2”，在数到“30”时停止秒表，读出这段时间t，算出周期T＝。其他操作步骤均正确．多次改变摆长时，他均按此方法记录多组数据，并绘制了T2－L图像，则他绘制的图像可能是________。 （3）按照（2）中的操作，此同学获得的重力加速度将________。（选填“偏大”“偏小”或“不变”） 3．（2020·华师大附属中学模拟）某同学利用单摆测定当地的重力加速度。 （1）为了减小测量周期的误差，实验时需要在适当的位置做一标记，当摆球通过该标记时开始计时，该标记应该放置在摆球摆动的________。 A．最高点 B．最低点 C．任意位置 （2）用停表测量单摆的周期。当单摆摆动稳定且到达计时标记时开始计时并记为n＝1，单摆每经过标记记一次数，当数到n＝60时停表的示数如图2甲所示，该单摆的周期是T＝________ s（结果保留三位有效数字）。 图2 （3）若用最小刻度为1 mm的刻度尺测摆线长，测量情况如图乙所示。O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆线长为________ m；用游标卡尺测量摆球的直径如图丙所示，则球的直径为________ cm；单摆的摆长为________ m（计算结果保留三位有效数字）。 （4）若用l表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝________。 4．在“用单摆测量重力加速度”的实验中，某实验小组在测量单摆的周期时，测得摆球经过n次全振动的总时间为Δt，在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆线长度为l，再用游标卡尺测量摆球的直径为D，某次测量游标卡尺的示数如图3甲所示。 图3 回答下列问题： （1）由图甲可知，摆球的直径为D＝________ mm。 （2）该单摆的周期为________。 （3）为了提高实验的准确度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L和T的数值，以L为横坐标、T2为纵坐标作出T2－L图线，但同学们不小心每次都把小球直径当作半径来计算摆长，由此得到的T2－L图像是图乙中的________（选填“①”“②”或“③”），由图像可得当地重力加速度g＝________，由此得到的g值会________（选填“偏小”“不变”或“偏大”）。 5．用单摆测量重力加速度的实验装置如图4所示。 图4 （1）组装单摆时，应在下列器材中选用________（选填选项前的字母）。 A．长度为1 m左右的细线 B．长度为30 cm左右的细线 C．直径为1.5 cm左右的塑料球 D．直径为1.5 cm左右的小钢球 （2）在实验中，有人提出以下几点建议，其中合理的是________（选填选项前的字母）。 A．测摆线长时，应让小球静止在平衡位置，测量悬点到小球顶点的距离 B．单摆偏离平衡位置的角度不能太大，摆角θ<5° C．在摆球经过最低点时启动秒表计时 D．用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期 （3）某次实验时，测得摆线长为l，小球的直径为d，单摆完成n次全振动所用的时间为t，则重力加速度g＝________（用已知物理量表示）。 （4）下表是甲同学记录的3组实验数据，并做了部分计算处理． 组次 1 2 3 摆线长l/mm 793.0 893.0 993.0 小球直径d/mm 14.0 14.0 14.0 50次全振动时间t/s 90.0 95.5 100.5 振动周期T/s 1.80 1.91 重力加速度g/（m·s－2） 9.74 9.73 请计算出第3组实验中的T＝______ s，g＝______ m/s2。 图5 （5）乙同学用多组实验数据作出周期的平方（T2）与摆长（L）关系的图像，如图5所示，图像是一条过原点的直线，斜率为k，由此可知重力加速度g＝________。 （6）丙同学在家里测重力加速度．他用细线和小铁锁制成一个单摆，如图6甲所示。由于他无法确定铁锁的重心位置，所以他只测得摆线的长度