Question

某同學在“用單擺測定重力加速度”的實驗中進行了如下的操作：
（1）用游標尺上有10個小格的游標卡尺測量擺球的直徑如圖甲所示，可讀出擺球的直徑為

2.06

cm．把擺球用細線懸掛在鐵架臺上，測量擺線長，通過計算得到擺長L．
（2）用秒表測量單擺的周期．當單擺擺動穩(wěn)定且到達最低點時開始計時并記為n=1，單擺每經(jīng)過最低點記一次數(shù)，當數(shù)到n=60時秒表的示數(shù)如圖乙所示，該單擺的周期是T=

2.32

s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（3）測量出多組周期T、擺長L的數(shù)值后，畫出T²-L圖線如圖丙，此圖線斜率的物理意義是

C

A．g    B.

1

g

  C.

4π2

g

  D.

g

4π2

（4）在（3）中，描點時若誤將擺線長當作擺長，那么畫出的直線將不通過原點，由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比，其大小

C

A．偏大    B．偏小    C．不變    D．都有可能
（5）該小組的另一同學沒有使用游標卡尺也測出了重力加速度．他采用的方法是：先測出一擺線較長的單擺的振動周期T₁，然后把擺線縮短適當?shù)拈L度△L，再測出其振動周期T₂．用該同學測出的物理量表示重力加速度g=

4π2△L

T 2 1 -T 2 2

．

Answer 1

分析：考查游標卡尺和秒表的讀數(shù)：先讀主尺（只讀整數(shù)），再加上游標尺（格數(shù)乘以分度分之一，格數(shù)找對齊的一個不估讀），
根據(jù)單擺的周期公式和數(shù)學知識得到重力加速度與T²-L圖象斜率的關(guān)系．由單擺周期公式，求出重力加速度的表達式，根據(jù)重力加速度的表達式，分析重力加速度測量值偏大的原因．

解答：解：（1）直徑：主尺：2.0cm，游標尺對齊格數(shù)：6個格，讀數(shù)：6×0.1=0.60mm=0.06cm，所以直徑為：2.0+0.06=2.06cm
（2）由單擺全振動的次數(shù)為n=29次，秒表讀數(shù)為t=67.2s，該單擺的周期是T=2.32s
（3）由周期公式T=2π

L g

，可得
T²=

4π2

g

L可知，T²-l圖線斜率k=

4π2

g

．故選C．
（4）描點時若誤將擺線長當作擺長，那么畫出的直線將不通過原點，
T²=

4π2

g

（L_線+

d

2

），即作出T²-L_線的圖象，斜率不變，由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比，其大小不變，故選C．
⑤先測出一擺線較長的單擺的振動周期T₁，
T₁=2π

L g

然后把擺線縮短適當?shù)拈L度△l，再測出其振動周期T₂．
T₂=2π

L-△L g

解得：g=

4π2△L

T 2 1 -T 2 2

故答案為：（1）2.06；（2）2.32；（3）C；（4）C；（5）

4π2△L

T 2 1 -T 2 2

點評：常用儀器的讀數(shù)要掌握，這是物理實驗的基礎．掌握單擺的周期公式，從而求解加速度，擺長、周期等物理量之間的關(guān)系