Question

【題目】實驗小組的同學用如圖所示的裝置做“用單擺測重力加速度”的實驗。

(1)實驗室有如下器材可供選用：

A．長約1 m的細線

B．長約1 m的橡皮繩

C．直徑約2 cm的鐵球

D．直徑約2 cm的塑料球

E．米尺

F．時鐘

G．停表

實驗時需要從上述器材中選擇：____________（填寫器材前面的字母）。

(2)在挑選合適的器材制成單擺后他們開始實驗，操作步驟如下：

①將單擺上端固定在鐵架臺上。

②測得擺線長度，作為單擺的擺長。

③在偏角較小的位置將小球由靜止釋放。

④記錄小球完成n次全振動所用的總時間t，得到單擺振動周期。

⑤根據單擺周期公式計算重力加速度的大小。

其中有一處操作不妥當的是____________。（填寫操作步驟前面的序號）

(3)發現(2)中操作步驟的不妥之處后，他們做了如下改進：讓單擺在不同擺線長度的情況下做簡諧運動，測量其中兩次實驗時擺線的長度l1、l2和對應的周期T1、T2，通過計算也能得到重力加速度大小的測量值。請你寫出該測量值的表達式g=_____________。

(4)實驗后同學們進行了反思。他們發現由單擺周期公式可知周期與擺角無關，而實驗中卻要求擺角較小。請你簡要說明其中的原因_____________。

Answer 1

【答案】ACEG ② 是單擺做簡諧運動的周期公式,當擺角較小時才可以將單擺的運動視為簡諧運動。

【解析】

（1）[1]．實驗時需要從上述器材中選擇：A．長約1 m的細線 ；C．直徑約2 cm的鐵球； E．米尺； G．停表；故選ACEG；

（2）[2]．其中的第②步驟中應該測得擺線長度加上擺球的半徑作為單擺的擺長。

（3）[3]．根據可得：

聯立解得：

（4）[4]．是單擺做簡諧運動的周期公式；當擺角較小時才可以將單擺的運動視為簡諧運動。