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  • 1. (2024高三上·湖北开学考) 探究杆线摆。如图双线摆(下图)也是一种单摆,它的优点是可以把摆球的运动轨迹约束在个确定的平面上。现把双线摆的其中一根悬线,换成一根很轻的硬杆,组成一个“杆线摆”,如下图所示。杆线摆可以绕着悬挂轴OO'来回摆动,杆与悬挂轴OO'垂直,其摆球的运动轨迹被约束在一个倾斜的平面内。某实验小组为探究在相同摆长下、摆角很小时,“杆线摆”的周期T跟等效重力加速度的关系,设计了如下实验:

    (1)测量斜面倾斜角θ。如图,铁架台上装一重垂线。在铁架台的立柱跟重垂线平行的情况下把杆线摆装在立柱上,调节摆线的长度,使摆杆与立柱垂直,则此时摆杆是水平的。把铁架台底座的一侧垫高,立柱倾斜,绕立柱摆动的钢球实际上是在一倾斜平面上运动。测出静止时摆杆与重垂线的夹角为β,则该倾斜平面与水平面的夹角θ=

    (2)测量周期T。让杆线摆做小偏角下的振动,用停表测量完成20次全振动所用的时间t,则周期T=。同样的操作进行三次,取平均值作为该周期的测量值。

    (3)记录数据。改变铁架台的倾斜程度,测出不同倾斜程度下斜面倾斜角θ的值以及该倾角下杆线摆的周期T,把各组θ和T的值填在实验数据表格中。取g=9.8m/s2 , 计算a=gsinθ的值作为表格中的一列,再计算的值,得到表格中的另一列,如下表所示:

    次数

    斜面倾角θ(°)

    周期T/s

    等效重力加速度周期

    a=gsinθ/(m·s-2

    1

    11.0

    2.52

    1.87

    0.731

    2

    14.5

    2.11

    2.45

    0.639

    3

    19.0

    1.83

    3.19

    0.560

    4

    22.5

    1.73

    3.75

    0.516

    5

    25.5

    1.62

    4.22

    0.487

    6

    29.0

    1.50

    4.75

    0.459

    (4)数据处理。在下图中以周期T为纵坐标轴、以为横坐标轴建立坐标系,并把以上表格中相应的各组数据在坐标系中描点、作图

    (5)得出结论。根据该图线可知:

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