某同学在用单摆测定重力加速度的实验中,测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期,记录结果见下表:
L/m 0.5 0.8 0.9 1.0 1.2
T/s 1.42 1.79 1.90 2.00 2.20
T2/s2 2.02 3.20 3.61 4.00 4.84
(1)以L为横坐标,T2为纵坐标,作出T2-L图线(如图1),并利用此图线求出重力加速度g=
9.87
9.87
m/s2.(取π2=9.87)

(2)若某同学测定的g的数值比当地公认值大,造成的原因可能是
CEF
CEF

A、摆球质量太大了;
B、摆长太长了;
C、摆角太大了(摆角仍小于10°);
C、量摆长时从悬点量到球的最下端;
D、计算摆长时忘记把小球半径加进去;
E、摆球不是在竖直平面内做简谐振动,而是做圆锥摆运动;
F、计算周期时,将(n-1)次全振动误记为n次全振动;
(3)若某同学根据实验数据作出的图象如图2所示.则造成图象不过坐标原点的原因是
漏测小球的半径r
漏测小球的半径r
;
(4)如果已知摆球直径为2.00cm,让刻度尺的零点对准摆线的悬点,摆线竖直下垂.如图①所示,那么单摆摆长是
0.8740
0.8740
m.如果测定了40次全振动所用时间如图②中秒表所示,单摆的运动周期是
1.88
1.88
s.
分析:(1)根据单摆的周期公式推导出T2-l的关系式,作出T2-L图线,通过图线的斜率求出重力加速度的大小.
(2)根据单摆的周期公式求出重力加速度的表达式,根据表达式判断重力加速度是偏大还是偏小.
(3)造成图象不过坐标原点的原因是漏测小球的半径r.
(4)摆长等于摆线的长度加上球的半径,周期等于摆动的时间除以全振动的次数,秒表的读数等于小盘刻度加上大盘刻度.
解答:解:(1)由单摆周期公式T=
L
g
可得T2=
4π2l
g

所以T2-l图线是过坐标原点的一条直线,直线的斜率是k=
4π2l
g
,所以g=
4π2
k

做出的具体图象如图所示,求得直线斜率k=4.00,故g=
4π2
k
=
4π2
4
2=(3.14)2=9.87m/s2
(2)根据T=2π
L
g
得,g=
4π2L
T2

A、摆球的质量不影响重力加速度的大小.故A错误.
B、摆长太长不影响重力加速度的测量.故B错误.
C、量摆长时从悬点量到球的最下端,测得摆长的数值偏大,则重力加速度测量值偏大.故C正确.
D、计算摆长时忘记把小球半径加进去,测得摆长的数值偏小,则重力加速度测量值偏小.故D错误.
E、摆球不是在竖直平面内做简谐振动,而是做圆锥摆运动,圆锥摆的周期T=
Lcosθ
g
,测量周期偏小,可知测得的重力加速度偏大.故E正确.
F、计算周期时,将(n-1)次全振动误记为n次全振动,周期测量值偏小,则重力加速度测量值偏大.故F正确.
故先CEF.
(3)由单摆周期公式T=
L
g
可得T2=
4π2l
g
,图象不过坐标原点,从图象看成摆长为零时,周期不为零,知漏测了摆球的半径.
(4)单摆的摆长L=86.40+
88.40-86.40
2
cm=87.40cm=0.8740m.完成40次全振动所需的时间t=75.2s,则周期T=
75.2
40
s=1.88s

故答案为:(1)9.87    (2)CEF   (3)漏测小球的半径r
(4)0.8740m  1.88s.
点评:解决本题的关键掌握实验的原理,以及知道误差形成的原因.
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