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宇航员在绕地球做圆周运动的空间站内研究处于完全失重状态下弹簧振子的周期T与振子质量m的关系.身边的器材有:弹簧、完全相同的螺帽若干个、天平、秒表、刻度尺、温度计

题文

宇航员在绕地球做圆周运动的空间站内研究处于完全失重状态下弹簧振子的周期T与振子质量m的关系.身边的器材有:弹簧、完全相同的螺帽若干个、天平、秒表、刻度尺、温度计等.
(1)某次时间测定中,秒表的示数如图所示,则t=______(s)
(2)某次实验测量的数据记录如下表:
螺帽的数量n(个)1234530次全振动的时间t(s)13.4019.2023.2126.8330.01振动周期T(s)0.450.640.770.891.00为了得出T与m的关系,他先研究T与n的关系,并采用作图的方法处理实验数据.他以螺帽的个数n为横坐标得出一条倾斜直线,那么他是以______为纵坐标的.
(3)由表中数据,在图示坐标系中作出该直线.

魔方格

(4)根据作出的图线,得出T与n的关系式为T=______(s).每个螺帽的质量用m0表示,若用一未知质量的物体做振子时,测得周期为1.26s,则该物体质量为______m0


魔方格

题型:未知 难度:其他题型

答案


(1)分针读数为60s,秒针的读数为39.8s,则秒表的示数为t=60s+39.8s=99.8s.
(2)研究各组数据之间的关系如下:
第1组与第2组:n之比:n2n1=2,周期之比:T2T1≈1.42,T24T21≈2.02,
第1组与第3组:n之比:n3n1=3,周期之比:T2T1≈1.73,T24T21≈2.97,
第1组与第4组:n之比:n4n1=4,周期之比:T4T1≈2,T24T21=4,

可见,T2与n成正比.所以他以螺帽的个数n为横坐标得出一条倾斜直线,应以T2为纵坐标.
(3)列表如下,作图如图. n(个)12345T2(s2)0.200.400.600.801.00

魔方格

(4)由于T2与n正比,得到T2=kn.所在图线上取离原点较远的一点,读出坐标为n=4,T2=0.8,代入T2=kn得到,k
≈0.2,则有T=0.2n.测得周期为1.26s,代入T=0.2n得到,n=7.94.则该物体质量为7.94m0
故答案为:
(1)99.8;(2)T2;(3)如图;(4)T=0.2n,7.94m0

解析

n2n1

考点

据考高分专家说,试题“宇航员在绕地球做圆周运动的空间站内研究处.....”主要考查你对 [实验:用单摆测定重力加速度 ]考点的理解。

实验:用单摆测定重力加速度

用单摆测定重力加速度:

实验原理:
单摆在摆角小于5°时的振动是简谐运动,其固有周期为T=2π,由此可得g=。据此,只要测出摆长l和周期T,即可计算出当地的重力加速度值。
实验器材:
铁架台(带铁夹),中心有孔的金属小球,约1m长的细线,米尺,游标卡尺(选用),秒表。
实验步骤:
1、在细线的一端打一个比小球上的孔径稍大些的结,将细线穿过球上的小孔,制成一个单摆;
2、将铁夹固定在铁架台的上端,铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,把做好的单摆固定在铁夹上,使摆球自由下垂;
3、测量单摆的摆长l:用米尺测出悬点到球心间的距离;或用游标卡尺测出摆球直径2r,再用米尺测出从悬点至小球上端的悬线长l',则摆长l=l'+r;
4、把单摆从平衡位置拉开一个小角度(不大于5°),使单摆在竖直平面内摆动,用秒表测量单摆完成全振动30至50次所用的时间,求出完成一次全振动所用的平均时间,这就是单摆的周期T;
5、将测出的摆长l和周期T代入公式g=求出重力加速度g的值;
6、变更摆长重做两次,并求出三次所得的g的平均值。
注意事项:
1、选择材料时应选择细、轻又不易伸长的线,长度一般在1m左右,小球应选用密度较大的金属球,直径应较小,最好不超过2cm。
2、单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹的杆上,应夹紧在铁夹中,以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象。
3、注意摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过5°,可通过估算振幅的办法掌握。
4、摆球摆动时,要使之保持在同一个竖直平面内,不要形成圆锥摆。
5、计算单摆的振动次数时,应以摆球通过最低位置时开始计时,以后摆球从同一方向通过最低位置时,进行计数,且在数“零”的同时按下秒表,开始计时计数。

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