(滿分:50分)課時(shí)作業(yè)1.(7分)(2024·廣東珠海模擬)在“用單擺測(cè)量重力加速度的大小”的實(shí)驗(yàn)中,(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小球的直徑d,測(cè)量情況如圖甲所示,其讀數(shù)為

mm。

15.2【解析】

(1)10分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.1

mm,由題圖甲可知小球的直徑為d=15

mm+2×0.1

mm=15.2

mm。(2)固定懸點(diǎn)后,測(cè)得懸點(diǎn)到擺球上端的細(xì)線長度為l,完成n次全振動(dòng)的時(shí)間為t,則重力加速度的表達(dá)式為g=

。(用題中測(cè)得物理量的符號(hào)表示)

偏小2.(8分)(2025·廣東順德期中)某研究性學(xué)習(xí)小組利用光電門傳感器、天平、刻度尺研究單擺的周期與擺球質(zhì)量、擺長之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,實(shí)驗(yàn)時(shí),將小球拉起一定角度后釋放(小于5°),利用光電門測(cè)出小球擺動(dòng)的周期。(1)該實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法為

(選填“控制變量法”或“理想實(shí)驗(yàn)法”)。

控制變量法【解析】

(1)該實(shí)驗(yàn)是為了研究單擺的周期與擺球質(zhì)量、擺長之間的關(guān)系,在研究單擺的周期與擺球質(zhì)量的關(guān)系時(shí),要控制擺長不變;在研究單擺的周期與擺長的關(guān)系時(shí),要控制擺球的質(zhì)量不變,所以該實(shí)驗(yàn)采用的實(shí)驗(yàn)方法為控制變量法。(2)如果實(shí)驗(yàn)小組用該裝置分別在北京和順德兩地進(jìn)行探究“單擺的周期T與擺長l的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn),然后將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成T2-l圖像,如圖乙所示,則在順德測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)應(yīng)的圖線是

(選填“A”或“B”)。

A(3)某次實(shí)驗(yàn)中,小組成員想用該裝置測(cè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣?已知繩長為L,小球直徑為d,擺球擺動(dòng)過程中光電門接收到光信號(hào)強(qiáng)度I隨時(shí)間t的變化如圖丙所示,t1和tn均為已知量,由此可知此次實(shí)驗(yàn)單擺的周期為

,當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮〉挠?jì)算表達(dá)式g=

(用上述已知的物理量表示)。

3.(10分)鐘同學(xué)欲利用一固定光滑圓弧面測(cè)定重力加速度,圓弧面如圖甲所示,圖中虛線為圓弧面最低處,圓弧面半徑約為1.5

m,該同學(xué)取一小鐵球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(1)用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鐵球的直徑,示數(shù)如圖乙所示,則小鐵球的直徑d=

cm。

1.66【解析】

(1)10分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.1

mm,由題圖乙可知,小鐵球直徑為d=16

mm+6×0.1

mm=16.6

mm=1.66

cm。(2)鐘同學(xué)將小鐵球從槽中虛線左側(cè)接近虛線處由靜止釋放,則小鐵球的運(yùn)動(dòng)可等效為一單擺。當(dāng)小鐵球第一次經(jīng)過虛線處開始用秒表計(jì)時(shí),并計(jì)數(shù)為1,當(dāng)計(jì)數(shù)為60時(shí),所用的時(shí)間為t,則等效單擺的周期T=

。

a4.(10分)現(xiàn)代智能手機(jī)自帶了許多傳感器,利用智能手機(jī)的軟件能夠采集傳感器記錄的數(shù)據(jù)。某同學(xué)在家根據(jù)軟件界面提示的原始傳感器,給出了2種測(cè)量重力加速度的方案:方案1:使用“含(g)的加速度”模塊,令手機(jī)靜置在桌面上20

s,直接讀出重力加速度(圖甲);方案2:使用“擺”功能,該同學(xué)找到一把量程為30

cm的刻度尺,長度為100

cm左右的細(xì)線和一把鐵鎖,制成一個(gè)單擺,于小角度釋放。輸入擺長后,利用手機(jī)讀取周期,手機(jī)將計(jì)算出重力加速度(圖乙)?；卮鹣铝邢嚓P(guān)問題:(1)根據(jù)方案2,可知手機(jī)計(jì)算重力加速度g的表達(dá)式為g=

(用π、T、L表示)。

(2)與方案1測(cè)得的重力加速度g相比,方案2測(cè)得的重力加速度g結(jié)果有一定的誤差,產(chǎn)生誤差的主要原因?yàn)?/p>

。(多選)

A.鐵鎖的重心不方便確定,所以擺長不準(zhǔn)B.測(cè)量擺長的刻度尺量程太小,測(cè)擺長時(shí)多次移動(dòng)產(chǎn)生了一定的誤差C.鐵鎖質(zhì)量過大,導(dǎo)致g測(cè)量誤差較大AB【解析】(2)方案2測(cè)得的重力加速度g結(jié)果有一定的誤差,產(chǎn)生誤差的主要原因有鐵鎖的重心不方便確定,所以擺長不準(zhǔn);方案2是用長度為100

cm左右的細(xì)線和一把鐵鎖制成一個(gè)單擺,而該同學(xué)找到一把量程為30

cm的刻度尺,所以測(cè)量擺長的刻度尺量程太小,會(huì)導(dǎo)致測(cè)擺長時(shí)多次移動(dòng)產(chǎn)生一定的誤差,故選A、B。(3)方案2測(cè)得的重力加速度g結(jié)果誤差較大,該同學(xué)想到一個(gè)修正方案:實(shí)驗(yàn)時(shí),可以在細(xì)線上的A點(diǎn)做一個(gè)標(biāo)記,使得懸點(diǎn)O到A點(diǎn)間的細(xì)線長度小于刻度尺量程;保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長度不變,通過改變O、A間細(xì)線長度來改變擺長,當(dāng)O、A間細(xì)線長度分別為L1、L2時(shí),測(cè)得相應(yīng)單擺的周期分別為T1、T2,由此可測(cè)得重力加速度g的數(shù)值,此方案計(jì)算g的表達(dá)式為

(其中L2>L1)。

A5.(15分)科技文化節(jié)中,某興趣小組做了如下實(shí)驗(yàn)。利用單擺測(cè)量重力加速度,實(shí)驗(yàn)操作如下:(1)使用50分度的游標(biāo)卡尺測(cè)量鋼球的直徑,如圖甲所示,鋼球直徑的讀數(shù)為d=

mm。

13.36【解析】

(1)50分度的游標(biāo)卡尺精確度為0.02

mm,則鋼球直徑的讀數(shù)為d=13

mm+18×0.02

mm=13.36

mm。(2)將器材按圖乙方式連接,用刻度尺測(cè)量出懸點(diǎn)與鋼球最上端間細(xì)線長度為l;使鋼球按照?qǐng)D丙方式運(yùn)動(dòng),擺角小于5°,鋼球第1次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),第n次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的總時(shí)間為t,則重力加速度g=

。(用測(cè)得的物理量表示)

(3)若鋼球?qū)嶋H按圖丁方式在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),但仍然視作單擺,則測(cè)量出的重力加速度值

(選填“偏大”或“偏小”)。

偏大(4)該小組將鋼球換成沙擺如圖戊所示,薄木板被沿箭頭方向水平拉出的過程中,漏斗漏出的沙在板上形成的一段曲線如圖己所示,當(dāng)沙擺擺動(dòng)經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)(記為第1次),當(dāng)它第20次經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)測(cè)得所需的時(shí)間為19

s(忽略擺長的變化),當(dāng)?shù)刂亓?/p>