学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣,老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的长木条(如一把米尺)做成的摆(这种摆被称为复摆),如图1所示.让其

◎ 题目

学过单摆的周期公式以后,物理兴趣小组的同学们对钟摆产生了兴趣,老师建议他们先研究用厚度和质量分布均匀的长木条(如一把米尺)做成的摆(这种摆被称为复摆),如图1所示.让其在竖直平面内做小角度摆动,C 点为重心,木条长为 L,周期用 T 表示.
甲同学猜想:复摆的周期应该与木条的质量有关.
乙同学猜想:复摆的摆长应该是悬点到重心的距离 L/2.
丙同学猜想:复摆的摆长应该大于 L/2.理由是:若 OC 段看成细线,线栓在C处,
C点以下部分的重心离O点的距离显然大于L/2.
为了研究以上猜想是否正确,同学们进行了下面的实验探索:
(1)把两个相同的长木条完全重叠在一起,用透明胶(质量不计)粘好,测量其摆动周期,发现与单个长木条摆动时的周期相同,重做多次仍有这样的特点.则证明了甲同学的猜想是______ 的(选填“正确”或“错误”).
(2)用 To 表示木条长为 L 的复摆看成摆长为 L/2 单摆的周期计算值(To=2π  

L/2
g
),用 T 表示木条长为 L 复摆的实际周期测量值.计算与测量的数据如下表:
板长L(cm) 25 50 80 100 120 150
周期计算值To/(s) 0.70 1.00 1.27 1.41 1.55 1.73
周期测量值T/(s) 0.81 1.16 1.47 1.64 1.80 2.01
由上表可知,复摆的等效摆长______ L/2 (选填“大于”、“小于”或“等于”).
(3)为了进一步定量研究,同学们用描点作图法对数据进行处理,所选坐标如图2所示.请在坐标纸上作出 T-To图线,并根据图象中反映出的规律求出

L
/

L/2
=______ (结果保留三位有效数字,其中 L 是木条长为L时的等效摆长.T=2π

L
g
).
魔方格

◎ 答案

(1)把两个相同的长木条完全重叠在一起,构成的复摆质量大于单个长木条复摆的质量,而两者周期相同,说明复摆的周期与质量无关,证明甲同学的猜想是错误的.
(2)由表格看出,周期测量值T大于周期计算值To,由单摆的周期公式T=2π

L
g
得知,复摆的等效摆长大于
L
2

魔方格

(3)用描点作图法作出T-To图线如图所示,由数学知识求得:图线的斜率k=
T
T0
=1.10,则由T=2π
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