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同学在母校当高三物理老师,给我发来了2024湖北高考真题以及《对2024年湖北省高考物理卷重力加速度测量实验误差来源的深度解析》
https://mp.weixin.qq.com/s/xB7uVm1zEpT3uv45RaodUQ
跟他探讨了一下。以下是题
12.(9分)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案,所用器材有:2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。
具体步骤如下:
①将弹簧竖直悬挂在固定支架上,弹簧下面挂上装有遮光片的托盘,在托盘内放入一个砝码,如图(a)所示。
②用米尺测量平衡时弹簧的长度l,并安装光电门。
③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放,使其在竖直方向振动。
④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。
⑤逐次增加托盘内砝码的数量,重复②③④的操作。
该同学将振动系统理想化为弹簧振子。已知弹簧振子的振动周期为
其中k为弹簧的劲度系数,M为振子的质量。
(1)由步骤④,可知振动周期________。
(2)设弹簧的原长为l0,则l与g、l0、T的关系式为________。
(3)由实验数据作出的图线如图(b)所示,可得g=________(保留三位有效数字,π^2取9.87)。
(4)本实验的误差来源包括________(双选,填标号)。
A.空气阻力
B.弹簧质量不为零
C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置
前三道题没什么争议,
(1) t/30
(2) l0+gT²/4π²
(3) 9.60
对于(4)网上有各种说法,有AB有选AC
对A没有争论,但到底选B还是C?争议较大。
其中AC以《对2024年湖北省高考物理卷重力加速度测量实验误差来源的深度解析》为代表
https://mp.weixin.qq.com/s/xB7uVm1zEpT3uv45RaodUQ
仔细拜读了上篇文章后觉得有个问题
按照上文作者的推导如下:
作者得出“观察修正后的l'-T'^2关系式可以发现,弹簧质量只影响了l'-T'^2关系式的截距,并不影响斜率。故,弹簧质量不为零不会对重力加速度测量带来误差。” 不能选B的结论。初看起来推导没有问题。
个人尝试了直接消掉K得到
(1)
其中m0 是弹簧质量。按这个推导,B也应该是正确的选项。怎么会不一样呢?仔细想了一下,发现一个问题《对2024年湖北省高考物理卷重力加速度测量实验误差来源的深度解析》作者保留的是K,也是默认考不考虑弹簧质量,弹簧的劲度系数K都不变。但是从
和
(2)
看考虑弹簧的质量的情况下,弹簧的劲度系数是变了的
将上式变一下得
(3)
那么K变成了
所以保留K的做法是不合理的。 B是正确选项。当然有人说式(2)错了,式(2)没有问题。上文附的参考文献没有问题。另外也可以参考
当然,对于C项,如果是阻尼振荡下,C肯定也是误差来源。但如果不考虑阻尼,C就不是误差源。即在A项的前提下,C是误差源,单独C不成立。个人觉得这个是这道题争议的地方。
如果确定是双选题,选AB更合适。如果是实际情况,应该选ABC。
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GMT+8, 2024-11-24 00:38
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