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探究桿線擺。如圖雙線擺(如圖)也是一種單擺,它的優(yōu)點(diǎn)是可以把擺球的運(yùn)動(dòng)軌跡約束在一個(gè)確定的平面上?,F(xiàn)把雙線擺的其中一根懸線,換成一根很輕的硬桿,組成一個(gè)“桿線擺”,如圖所示。桿線擺可以繞著懸掛軸OO'來(lái)回?cái)[動(dòng),桿與懸掛軸OO'垂直,其擺球的運(yùn)動(dòng)軌跡被約束在一個(gè)傾斜的平面內(nèi)。某實(shí)驗(yàn)小組為探究在相同擺長(zhǎng)下、擺角很小時(shí),“桿線擺”的周期T跟等效重力加速度的關(guān)系,設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):

(1)測(cè)量斜面傾斜角θ。如圖,鐵架臺(tái)上裝一重垂線。在鐵架臺(tái)的立柱跟重垂線平行的情況下把桿線擺裝在立柱上,調(diào)節(jié)擺線的長(zhǎng)度,使擺桿與立柱垂直,則此時(shí)擺桿是水平的。把鐵架臺(tái)底座的一側(cè)墊高,立柱傾斜,繞立柱擺動(dòng)的鋼球?qū)嶋H上是在一傾斜平面上運(yùn)動(dòng)。測(cè)出靜止時(shí)擺桿與重垂線的夾角為β,則該傾斜平面與水平面的夾角θ=
90°-β
90°-β
。
(2)測(cè)量周期T。讓桿線擺做小偏角下的振動(dòng),用停表測(cè)量完成20次全振動(dòng)所用的時(shí)間t1則周期T=
t
20
。同樣的操作進(jìn)行三次,取平均值作為該周期的測(cè)量值。
(3)記錄數(shù)據(jù)。改變鐵架臺(tái)的傾斜程度,測(cè)出不同傾斜程度下斜面傾斜角θ的值以及該傾角下桿線擺的周期T,把各組θ和T的值填在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格中。取g=9.8m/s2,計(jì)算a=gsinθ的值作為表格中的一列,再計(jì)算
1
gsinθ
的值,得到表格中的另一列,如表所示:
次數(shù) 斜面傾角θ(°) 周期T/s 等效重力加速度a=gsinθ/(m?s-2
1
g
sinθ
/(
m
-
1
2
?s)
1 11.0 2.52 1.87 0.731
2 14.5 2.11 2.45 0.639
3 19.0 1.83 3.19 0.560
4 22.5 1.73 3.75 0.516
5 25.5 1.62 4.22 0.487
6 29.0 1.50 4.75 0.459
(4)數(shù)據(jù)處理。在圖中以周期T為縱坐標(biāo)軸、以
1
gsinθ
1
gsinθ
為橫坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系,并把以上表格中相應(yīng)的各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)、作圖。

(5)得出結(jié)論。根據(jù)該圖線可知:
見解析
見解析
。

【答案】90°-β;
1
gsinθ
;見解析
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/10/26 0:0:1組卷:54引用:2難度:0.5
相似題
  • 1.在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,某實(shí)驗(yàn)小組在測(cè)量單擺的周期時(shí),測(cè)得擺球經(jīng)過(guò)n次全振動(dòng)的總時(shí)間為Δt;在測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)時(shí),先用毫米刻度尺測(cè)得擺線長(zhǎng)為l,再用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑為D,某次測(cè)量游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖甲所示。

    回答下列問(wèn)題:
    (1)從甲圖可知,擺球的直徑為D=
    mm;
    (2)該單擺的周期為
    ;
    (3)為了提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度,在實(shí)驗(yàn)中可改變幾次擺長(zhǎng)L并測(cè)出相應(yīng)的周期T,從而得出幾組對(duì)應(yīng)的L和T的數(shù)值,以L為橫坐標(biāo)、T2為縱坐標(biāo)作出T2-L圖線,但同學(xué)們不小心每次都把小球直徑當(dāng)作半徑來(lái)計(jì)算擺長(zhǎng),由此得到的T2-L圖像是圖乙中的
    (選填①、②、③),由圖像可得當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=
    ;由此得到的g值會(huì)
    。(選填“偏小”“不變”“偏大”)

    發(fā)布:2024/12/29 14:30:1組卷:186引用:4難度:0.6
  • 2.在做“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中,
    (1)用秒表測(cè)時(shí)間時(shí)為盡量減少誤差,應(yīng)從擺球通過(guò)
    (選填“最高點(diǎn)”或“最低點(diǎn)”)時(shí)開始計(jì)時(shí)。
    (2)某同學(xué)在正確操作和測(cè)量的情況下,測(cè)得周期為T1,得出重力加速度值比當(dāng)?shù)刂亓铀俣戎敌?,排除了其它因素后發(fā)現(xiàn),是所用擺球的重心不在球心所致,則可以判斷重心應(yīng)該是在球心的
    (選填“上方”或“下方”)。于是他將擺線長(zhǎng)減小ΔL,測(cè)得單擺振動(dòng)周期為T2,由此可得到比較準(zhǔn)確的重力加速度表達(dá)式是
    。
    (3)為了更準(zhǔn)確測(cè)量,他測(cè)出多組擺長(zhǎng)L和振動(dòng)周期T,得出如圖所示圖象,則圖象的縱軸表示
    ;由圖象求出的重力加速度g=
    m/s2.(小數(shù)點(diǎn)后保留兩位)

    發(fā)布:2024/12/29 15:0:2組卷:125引用:5難度:0.6
  • 3.小明利用如圖甲所示的單擺測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br />
    (1)下列有關(guān)說(shuō)法正確的是
    。(填字母)
    A.?dāng)[線要選擇適當(dāng)細(xì)些、長(zhǎng)些,彈性小些的細(xì)線
    B.質(zhì)量大、體積小的擺球可以減小空氣阻力帶來(lái)的影響
    C.單擺的擺長(zhǎng)等于擺線上端的懸點(diǎn)到擺球最低點(diǎn)的距離
    D.為減小測(cè)量周期的誤差,擺球全振動(dòng)的次數(shù)越多越好
    (2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑如圖乙所示,則擺球的直徑為
    cm。
    (3)通過(guò)改變擺長(zhǎng),測(cè)出多組擺長(zhǎng)l和周期T的數(shù)據(jù),作出T2-l圖線如圖丙所示,則由圖中數(shù)據(jù)計(jì)算重力加速度g的表達(dá)式為
    (用l1、l2、T1、T2表示);用此方法計(jì)算重力加速度時(shí),圖線不過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)結(jié)果是否有影響?
    。(填“有”或“沒(méi)有”)

    發(fā)布:2024/12/20 9:0:2組卷:47引用:4難度:0.4
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