主题二 5 实验 利用单摆测定重力加速度考点练习课件 2027届高三物理一轮复习（浙江专版）（解析版）

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1.(台州)在“探究单摆周期与摆长之间的关系”实验中:(1)用游标卡尺测量小球直径时,下列各图中操作正确的是　　　　; 
A B C
解析:(1)用游标卡尺测量小球的直径时,为测量准确,防止小球滑动,应将小球卡在外爪宽度较大的位置上。
(2)某次测量结果如图所示,读数为　　　mm; 
解析:(2)游标卡尺的读数包括主尺读数和游标尺读数d=1.2 cm+0.1×5 mm=12.5 mm。
(3)下列说法正确的是　　　　。 A.测周期时只需记录一次全振动的时间B.计时的起、止位置选在摆球到达的最低点处C.为了使摆球振动的周期大一些,释放时拉开的摆角尽量大
解析:(3)为减小误差,测量周期时应测量多次全振动的时间求平均值,A错误;计时的起止位置应选在平衡位置,即最低点,B正确;为使摆球做简谐振动,摆角不宜太大,C错误。
2.(舟山)某同学用如图所示的装置测定当地重力加速度。(1)关于器材选择及测量时的一些实验操作,下列说法正确的是　　　(多选);A.摆线尽量选择细些、伸缩性小些且适当长些的B.摆球尽量选择质量大些、体积小些的C.为了使摆的周期大一些以方便测量,应使摆角大一些
解析:(1)为减小实验误差,摆线尽量选择细些、伸缩性小些且适当长一些的,摆球尽量选择密度大的,即质量大些、体积小些的,A、B正确;应使摆角小于5°,才可看作理想单摆,C错误。
(2)在某次实验中,测得单摆摆长为l、单摆完成n次全振动的时间为t,则利用上述测量值可得重力加速度的表达式g=　　　　　; 
(3)若某同学利用单摆测量重力加速度的大小,某次测得的g值与真实值相比偏大,可能的原因是　　　　(填正确答案标号)。 A.测摆长时记录的是摆线的长度B.开始计时时,秒表过早按下C.摆线上端未牢固地系于悬点,摆动中出现松动,使摆线长度增加D.实验中误将29次全振动计数为30次
3.(湖南)某同学借助视频分析软件进行“用单摆测量重力加速度”的实验,步骤如下:(1)准备好单摆,用支架将手机竖直放置。(2)打开手机录像,将单摆拉离平衡位置4°摆角由静止释放。(3)将录制的视频导入软件进行分析,得到摆球的v-t图像,拟合后如图甲所示,可知此单摆的周期T为　　　　 s。 
解析:(3)由题图甲可知,单摆的周期T为0.6π s。
(4)如图乙,用刻度尺测量单摆摆长,该同学将刻度尺竖直放置,刻度尺0刻度线与单摆悬点对齐,读出　　(选填“a”“b”或“c”)位置的读数,该读数即为摆长l。
解析:(4)由于题图乙中刻度尺0刻度线与单摆悬点对齐,则球心所在位置b处的读数即为摆长l。
(5)重力加速度g=　　　　　(用题中给出的字母“T”和“l”表示)。 
(6)该同学发现所得实验结果小于当地重力加速度,可能的原因是刻度尺0刻度线　　　　(选填“高于”或“低于”)悬点。 
解析:(6)若该同学发现所得实验结果小于当地重力加速度,可知摆长测量值偏小,即刻度尺0刻度线低于悬点。
4.(宁波)某同学用两种方法来测量当地的重力加速度:(1)方法一:如图甲为“用自由落体测重力加速度”的装置图,图乙是实验得到的一条纸带,在纸带上取计数点0、1、2、3、4,其中每两个计数点间还有2个点,已知打点计时器打点频率是50 Hz,刻度尺零刻度线对齐计数点0,图丙是各计数点的放大图。
根据纸带上计数点的读数,打下计数点3时重锤的下落速度v=　　　 　m/s,由纸带数据可得当地重力加速度为g=　　　 　　m/s2;(计算结果均保留三位有效数字) 
1.82(1.81~1.83均可)
9.51(9.39~9.67均可)
(2)方法二:如图丁所示为“用单摆测量重力加速度”的实验装置图。①如图戊是用螺旋测微器测量单摆摆球的直径d,其读数d=　　　 　mm; 
18.748(18.748~18.750均可)
解析:(2)①螺旋测微器读数为固定刻度读数加上可动刻度读数,由题图戊知固定刻度是18.5 mm可动刻度为24.8×0.01 mm=0.248 mm,所以18.5 mm+0.248 mm=18.748 mm,(18.748~18.750均可),
②某小组同学经测量得到6组摆线长L和对应的周期T,画T2-L图线如图己所示,图线斜率为k,则重力加速度的表达式g=　 　(选用T、L、d、k表示),结合数据可以计算得到g=　　　 　m/s2(计算结果保留三位有效数字)。
9.86(9.58~9.86均可)
5.(杭州)某实验小组用如图甲所示的单摆装置测量当地的重力加速度,进行了如下操作:①测出悬点O到水平地面的距离H=124.00 cm;②打开光源,测出小球静止时在竖直墙面上的投影中心到地面的高度h0=25.80 cm;③将细线从竖直方向拉开较小角度后释放,打开手机的连拍功能,将连拍间隔设为0.1 s,记录小球在不同时刻投影中心的位置并测出其离地面的高度h;
④将测出的高度和对应的时刻输入计算机,得到小球球心的离地高度h随时间t变化的图像如图乙所示。
请回答下列问题:(1)单摆的摆长l=　　　　　　cm; 
(2)单摆的周期T=　　　s; 
解析:(1)单摆的摆长为l=H-h0=98.20 cm。
解析:(2)由题图乙可知,单摆的周期为T=2.0 s。
(3)当地的重力加速度大小g=　　　m/s2(取π2=10,结果保留三位有效数字)。
6.某同学在做“用单摆测量重力加速度”的实验中,将两根等长细绳固定在铁架台的水平横杆上,两悬点的间距与细绳长度相等,两绳下端系上一个匀质小钢球,构成一个“单摆”,如图所示。该同学利用光电计数器测量小球前后摆动的周期,他把光源A固定在与小球自然下垂时的球心在同一水平线上的位置,将光电计数器B放在同一水平线上的另一侧,A发出的光束通过小球遮挡形成脉冲光信号,被B接收并转换成电信号进行记录和显示。
(1)测得细绳长为L,小球直径为d,则该单摆的摆长为　　　　; 
(2)将小球向前拉开一个小角度由静止释放并从小球第一次经过平衡位置处时开始计时,测得小球经过时间t后回到平衡位置时,B接收到的脉冲数为N,则该单摆的振动周期为　　　　; 
(3)重力加速度的表达式为g=　　 　　　　(用所测物理量的符号表示)。
7.在“用单摆测量重力加速度”的实验中。(1)用游标卡尺测量小球的直径,测量情况如图甲所示,其读数为d=　　 mm;
解析:(1)题图甲游标卡尺的最小分度值为0.1 mm,读数为d=15 mm+2×0.1 mm=15.2 mm。
(2)在铁架台上固定单摆悬线的上端时,最佳方式是　　　　; 
解析:(2)单摆摆动过程中,摆长不能变化,所以细线的上端悬挂方式正确的是C。
(3)固定悬点后,测得悬点到摆球上端的细线长度为L,完成n次全振动的时间为t,则重力加速度的表达式为　　　　　　　　　(用题中测得物理量的符号表示);