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例题精讲 · 第 00815 题 · 对 T 作图是曲线,对 T² 作图才是直线

以自编示意 5 组单摆 (L, T²) 数据为材料,用线性化求斜率与重力加速度,回代计时整体滞后 0.020 s 时的斜率变化与 g 偏差,并说明截距口径。

00815题号全 1000 篇 · 第 第136轮 / 第136册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

T = 2π√(L/g) 对 L 是曲线,但两边平方得 T² = (4π²/g)·L,对 L 就是过原点的直线。把非线性关系「化曲为直」,斜率的物理意义才读得出来;直接对 T–L 取斜率会得到一个随 L 变化的量,没法定 g。

自编示意 5 组数据(L 单位 m、T² 单位 s²):(0.250, 1.005)、(0.400, 1.610)、(0.550, 2.213)、(0.700, 2.815)、(0.850, 3.418)。数据为自编示意,不代表真实测量。

二、逐题精讲

题1

题1 用首尾两点求斜率、g 与截距,并说明为什么用 T² 不用 T。

解析

k = (3.418 − 1.005)/(0.850 − 0.250) = 2.413/0.600 = 4.0217 s²/m,g = 4π²/k = 39.4784/4.0217 = 9.816 m/s²。

截距 b = 1.005 − 4.0217×0.250 = 0.0004,在取位内约为 0,符合「过原点」的理论式。若改用 T–L 作图,斜率 ΔT/ΔL 会随 L 增大而变小,读不出常数 g,这正是线性化要解决的问题。

答案 k=4.0217 s²/m,g=9.816 m/s²,截距 0.0004≈0;须对 T² 作图。

采分点 斜率 2 分、g 2 分、截距 1 分、线性化理由 1 分。

易错点 拿 T 对 L 取斜率,或把 4π² 写成 2π。

题2

题2 若每次计时整体滞后 0.020 s(所有 T 都加同一量),斜率与 g 怎么变?

解析

首尾 T 分别为 √1.005 = 1.00250、√3.418 = 1.84878 s;各加 0.020 后为 1.02250、1.86878 s,平方得 1.04551、3.49234 s²。

新斜率 k′ = (3.49234 − 1.04551)/0.600 = 4.0781 s²/m,g′ = 39.4784/4.0781 = 9.681 m/s²,比 9.816 偏低 1.4%。恒定滞后使大 L 处的 T² 增量更大,斜率被抬高、g 被压低,方向不能凭直觉反着报。

答案 k′=4.0781 s²/m,g′=9.681 m/s²,偏低 1.4%;斜率抬高、g 压低。

采分点 两个新 T² 各 1 分、新斜率 1 分、新 g 1 分、偏低 1 分、方向说明 1 分。

易错点 写成「滞后使 g 偏高」,把斜率与 g 的反向关系弄反。

三、规律小结与对照表

处理横轴纵轴读出的量
原关系LT斜率随 L 变
线性化LT²k=4.0217
定 g—4π²/k9.816
滞后 0.020 sLT²k′=4.0781、g′=9.681

小结:先线性化再读斜率;计时恒定滞后会抬高 k、压低 g,方向按回代结果报,不凭直觉。

四、自测清单

  • 能写出 T²=4π²L/g
  • 能说明线性化的必要性
  • 能由两点求斜率
  • 能由斜率反算 g
  • 能求截距并判过原点
  • 能回代恒定滞后后的 g 偏差
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):欧姆挡中值电阻、分压带载、双缝插片、化曲为直、最小二乘剔除与多普勒测速相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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联招物理·化曲为直:T²–L 直线的斜率才是 g
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