《備考指南 物理 》課件-選修3-4 實驗1

選修3-4實驗知識鞏固練習(xí)1．(2019年成都期中)“用單擺測定重力加速度”的實驗．(1)在做“用單擺測定重力加速度”的實驗中，下列措施對提高測量結(jié)果精確度有利的是______．A．適當加長擺線B．質(zhì)量相同、體積不同的擺球，應(yīng)選用體積較大的C．多測幾組數(shù)據(jù)，借助T2－L圖像求重力加速度gD．為便于觀察和計數(shù)，應(yīng)在釋放擺球的同時開始計時(2)實驗中，在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點量到擺球的最低端的長度L＝0.9610m，再用游標卡尺測量擺球直徑，結(jié)果如圖所示．則該擺球的直徑為______mm，單擺擺長為______m(最后一空保留四位有效數(shù)字)．(3)下列振動圖像真實地描述了對擺長約為1m的單擺進行周期測量的四種操作過程．圖中橫坐標原點表示計時開始，A、B、C均為30次全振動的圖像．這四種操作過程合乎實驗要求且誤差最小的是____(填字母代號，已知sin5°＝0.087，sin15°＝0.26)．ABCD【答案】(1)AC(2)11.200.9554(3)A【解析】(1)單擺的擺長越長，則周期越大．適當加長擺長，便于測量周期，可以減小測量的誤差，提高測量結(jié)果的精確度，故A正確．要減小空氣阻力的影響，應(yīng)選體積較小的擺球，故B錯誤．多測幾組數(shù)據(jù)，借助T2－L圖像求重力加速度g，能減少偶然誤差，故C正確．單擺周期較小，要從擺球經(jīng)過平衡位置時開始計時，以減小實驗的誤差，故D錯誤．(2)游標卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標卡尺的第10刻度與上邊對齊，讀數(shù)為0.02×10mm＝0.20mm，所以游標卡尺示數(shù)為d＝11mm＋0.20mm＝11.20mm＝0.01120m.單擺的擺長：l＝L－eq\f(d,2)＝0.9610m－eq\f(0.01120,2)m＝0.9554m.(3)當擺角小于等于5°時，我們認為小球做單擺運動，所以振幅約為1×0.087m＝8.7cm.從小球擺到最低點開始計時，誤差較?。疁y量周期時要讓小球做30～50次全振動，求平均值．所以A合乎實驗要求且誤差最小．2．(2019年宜賓名校期中)在“利用單擺測重力加速度”的實驗中：(1)同學(xué)甲測得擺線長l0，小球直徑D，小球完成n次全振動的時間t.則實驗測得的重力加速度的表達式g＝________(用題目中所給的物理量表示)．(2)實驗中測得的重力加速度數(shù)值明顯小于當?shù)氐闹亓铀俣鹊膶嶋H值．造成這一情況的可能原因是______．A．所用擺球的質(zhì)量過大B．擺線上端未牢固地固定于O點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線變長C．測量周期時，當擺球通過平衡位置時啟動秒表，此后擺球第30次通過平衡位置時停表，讀出經(jīng)歷的時間為t，并由計算式T＝eq\f(t,30)求得周期D．測量周期時，誤將擺球n－1次全振動的時間t記成了n次全振動的時間(3)同學(xué)乙在擺球自然懸垂的情況下，用毫米刻度尺從懸點量到擺球的最低端的長度L′＝0.9990m，再用____(填寫器材名稱)測量擺球直徑，結(jié)果如圖所示.則擺球的直徑為______cm，單擺擺長為______m．將擺球拉開一定角度由靜止釋放．為了減少誤差，應(yīng)該當擺球經(jīng)過______(填“平衡位置”或“最高點”)才開始計時．【答案】(1)eq\f(4n2π2l0＋\f(D,2),t2)(2)B(3)游標卡尺1.210.9930平衡位置【解析】(1)設(shè)擺線長l0，小球直徑D，則單擺的擺長L＝l0＋eq\f(D,2).擺動n次時，所用時間為t，則T＝eq\f(t,n).根據(jù)單擺的周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g)).聯(lián)立解得g＝eq\f(4π2L,T2)＝eq\f(4n2π2l0＋\f(D,2),t2).(2)擺球的質(zhì)量對實驗的結(jié)果沒有影響，故A錯誤．擺線上端未牢固地固定于O點，振動中出現(xiàn)松動使擺線變長，則小球的實際周期變大．所以根據(jù)上式可知，測量的加速度變小，故B正確．測出n－1次全振動的時間，卻誤作為n次全振動的時間，則測量的周期偏小，算得g偏大．同理，當擺球通過平衡位置時啟動秒表，此后擺球第30次通過平衡位置時制動秒表，對應(yīng)的時間是15個周期，因此求得周期偏小，故C、D錯誤．(3)游標卡尺要先讀出主尺的刻度12mm，然后讀出游標尺的刻度0.1mm×1＝0.1mm，總讀數(shù)＝12mm＋0.1mm＝12.1mm＝1.21cm.單擺的擺長為L＝L′－eq\f(D,2)＝0.9990m－eq\f(1.21,2)×10－2m＝0.9930m.應(yīng)將擺球拉開一定角度，由靜止釋放擺球．為了減少誤差，應(yīng)該在擺球經(jīng)過平衡位置才開始計時．綜合提升練習(xí)3．(2018年溫州期末)根據(jù)單擺周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))可以通過實驗測量當?shù)氐闹亓铀俣龋鐖D甲所示，將細線的上端固定在鐵架臺上，下端系一小鋼球，就做成了單擺．(1)用游標卡尺測量小鋼球直徑，示數(shù)如圖乙所示，讀數(shù)為______mm.(2)以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有________________．A．擺線選擇彈性好的，長度短的B．擺球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的C．計算單擺的振動次數(shù)應(yīng)從最低位置開始計時D．改變擺長，多測幾組數(shù)據(jù)，并將測得的擺長和周期分別取平均值，然后代入原理式中計算出重力加速度g(3)小明同學(xué)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，利用計算機擬合得到的方程為T2＝4.04l＋0.05.從方程中可知T2與l沒有成正比關(guān)系，其原因可能是__________．A．開始計時時，小球可能在最高點B．小球擺動過程中，可能擺角太大C．計算擺長時，可能加了小球的直徑D．計算擺長時，可能忘了加小球半徑【答案】(1)18.9(2)BC(3)C【解析】(1)游標卡尺的讀數(shù)方法是：先讀出主尺上的刻度大小為18mm，再看游標尺上的哪一刻度與主尺的刻度對齊．由放大圖可知第9刻度與上方刻度對齊，讀數(shù)為0.1×9＝0.9mm，總讀數(shù)為L＝(18＋0.9)mm＝18.9mm.(2)該實驗中，要選擇細些的、伸縮性小些的擺線，長度要適當長一些；選擇體積比較小、密度較大的小球，故A錯誤，B正確．計算單擺的振動次數(shù)應(yīng)從最低位置開始計時，故C正確；實驗時應(yīng)將測量的擺長和周期分別代入原理式求出重力加速度，最后求重力加速度的平均