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一、
時間: A、 計時的原理: (1)
具有【週期性】變化的,都可用來測量時間。 例:日出日落、月亮盈虧、四季循環、日晷、沙漏、呼吸、脈搏…等。 (2)
計時單位: a.
太陽日:太陽連續兩次垂直投射在地球上某處子午線所經歷的時間,每次的太陽日時間不相同。 b.
平均太陽日:由於一年之中每次太陽日的時間長短不一定相同,所以我們取取其平均值,稱為【平均太陽日】;即俗稱的"一日"或 "一天"。 c.
一個平均太陽日=【24】小時(hr)=【1440】分(min)=【86400】秒(s) 二、
單擺的等時性: A、
伽利略(Galileo)的發現: B、
單擺: (1)
週期:單擺來回擺動一次的時間。 (【AèOèBèOèA】) a.
單位:【秒/次】。 b.
公式:週期:(T)=【時間】÷【次數】 (2)
頻率:單擺在一秒內所振盪的次數。 a.
單位:【次/秒】。 b.
公式:頻率:(f)=【次數】÷【時間】。 (3)
性質:
a.
單擺的等時性: I.
擺長一定的單擺,當擺角不大(約小於10°)時,其週期為一定固定值,與【擺錘】質量、【擺角】幅度無關。 II.
擺長固定時,擺動次數與擺動【時間】成正比。 III.
影響單擺週期的因素是【擺長】,擺長越長,擺動愈【慢】,意即週期愈【大】;【週期】與【擺長平方根】成正比)。 b.
測量單擺週期時,先測擺動10次所需時間,再求平均擺動1次的時間,取平均值所得結果較準。若僅測擺動1次的時間,則週期太短,所得實驗誤差【較大】。 C、
計時器 a.
機械鐘。 b.
石英鐘。 c.
原子鐘: I.
根據【銫】原子狀態變化為標準定出來的,來控制電路,可精確地測量時間。 II.
為目前最精確的計時工具。 III.
時間測量的準確度排行為 |
一、選擇題: ( )1. 擺長為 【答案】:(A) 【解析】:(A)來回擺動6次需時15秒,所以週期T=15/6=2.5秒/次。 ( )2. 擺鐘走得太快應如何處理? 【答案】:(A) 【解析】:愈使單擺的擺動變慢,需要增加擺長,擺長愈長,擺動愈慢。 ( )3. 詩蓓以水龍頭滴水次數來測量單擺週期,則單擺的擺長(L)與滴水次數(n)關係圖為何? 【答案】:(C) 【解析】:單擺的週期和擺長平方根成正比,而週期愈長擺動愈慢,以滴水次數計時,則滴水次數和週期成正比,因此以滴水次數代表週期時,滴水次數(n)和擺長平方根()成正比,因此擺長(L)和滴水次數的平方(n2)成正比。 ( )4. 有一單擺,擺錘為一端開口的砂漏,裡面裝滿細砂,另外取一長方形透明容器裡面分隔成相同大小的七格,如圖。當單擺來回擺動之時,砂漏中的砂也均勻的落下,則在完整的20個週期擺動後砂面所呈現出來的圖形;下列何者最接近? 【答案】:(D) 【解析】:單擺來回擺動時,在兩端點的速率為零(最慢),在中間最低點的速率最快,因此在兩端的沙漏經過時間最長,在中間時經過的時間最短,所以中央的沙漏高度最小,兩端的沙漏高度最大。 ( )5. 以不同質量的砝碼做擺錘,改變不同擺長及擺角,測量擺的週期如右表,則何者正確? 【答案】:(A) 【解析】:由表格可發現,擺錘10克時,週期0.99秒;20克時,週期1.02秒;30克時,週期1.01秒;各項條件相同時,單擺週期和擺錘質量無關。 ( )6. 擺擺動太慢時,下列何種處理方式可以讓鐘擺動得快些? 【答案】:(B) 【解析】:擺動太慢時,愈使擺動加快,需要減少擺長,擺長愈短,擺動愈快。 ( )7. 以下何種現象不能用來測量時間? 【答案】:(D) 【解析】:測量時間有利用計時工具的週期性,可重複測量,但是閃爍的星光無週期性,不適合作為測量時間工具。 ( )8. 一學生測得一組擺擺動次數和時間的關係如圖,由實驗曲線能顯示出下列何者? 【答案】:(C) 【解析】:由圖形可發現,擺動次數愈多,時間愈長;擺動次數和時間成正比。 ( )9. 單擺擺動時,其擺角常因阻力的存在而漸漸減小,此時其週期的變化情形為何? 【答案】:(C) 【解析】:單擺的擺動快慢和擺動角度無關,擺動角度大或小,擺動的週期始終不變。 ( )10. 下列現象,何者不適宜用來制訂出不同的時間單位? 【答案】:(C) 【解析】:水的蒸發和表面積、濕度、壓力以及溫度有關,在生活上難以控制的變因多,所以水的蒸發不適合作時間測量的工具。 ( )11. 從下列那一個實驗,可測得擺的週期和擺長的關係? 【答案】:(B) 【解析】:要測量週期和擺長的關係,需改變擺長;當其他因素固定時,測量不同擺長時,擺動所需的時間,即可比較週期和擺長的關係。 ( )12. 兩個人分別坐在兩個等長的鞦韆上盪鞦韆,擺動幅度不是很大時,體重較重的人比體重較輕的人擺動得較如何? 【答案】:(C) 【解析】:同一鞦韆擺動時,擺長相同,體重輕或重的人,相當於擺錘質量,和擺動快慢無關。 ( )13. 下列敘述何者錯誤? 【答案】:(C) 【解析】:太陽從第一天出現在最高點時,到第二天出現在最高點,所經過的時間,稱為太陽日;每天的太陽日時間長短不相同,將一年內的太陽日求得平均值,稱為平均太陽日,平均太陽日即為1天,24小時。 ( )14. 以不同的擺長所做成的擺甲、乙、丙三組,進行週期的測試實驗,如圖,則其擺長由長而短的順序為何? 【答案】:(A) 【解析】:畫一條直線,表示擺動的次數相同,結果甲時間最長,因此甲的擺動最慢,週期最大;丙所需時間最短,丙的週期最小,所以週期大小:甲>乙>丙。 ( )15. 下列那一種計時器必須使用電池為電源? 【答案】:(C) 【解析】:石英錶需要以電壓激發電子在不同能階振盪所需的能量,因此需要提供直流電源。 ( )16. 鐘擺動得太慢,下列何種處理方式可以讓鐘擺動得快些? 【答案】:(B) 【解析】:愈使擺動加快,需要減少擺長,擺長愈短,擺動愈快,所需時間愈短。 ( )17. 老師在實驗室做單擺實驗,要阿尼測量擺動的快慢,但阿尼沒帶手錶,則他最好使用下列何者來計時? 【答案】:(C) 【解析】:有規律性的運動都可以作為測量的工具,單擺實驗,只有幾秒鐘的時間,以脈搏的測量最合適,在安靜的情形下,脈搏的跳動具有規律性,可以做短時間的測量。 ( )18. 若有一天,你買一個附有鐘擺的掛鐘。回家後,發現它走得太快了,你應如何處理? 【答案】:(D) 【解析】:擺動太快時,只需要增加擺長,即可使擺動變慢;擺長愈長,擺動愈慢,和擺錘質量及擺動角度無關;擺錘調低時,擺長即可增加。 ( )19. 有關太陽日的敘述,下列何者錯誤? 【答案】:(C) 【解析】:太陽連續兩天出現在最高點,所經過的時間,稱為太陽日;每天的太陽日時間長短不相同,將一年內的太陽日求得平均值,稱為平均太陽日,平均太陽日即為1天,24小時。 ( )20. 一學期的時間與下列何者最接近? 【答案】:(A) 【解析】:1學期有100天,1天有86400秒(60x60x24=86400秒), ( )21. 三個單擺:(甲)擺長 【答案】:(A) 【解析】:只考慮擺長即可,和擺錘質量及擺動角度無關。 ( )22. 下列有關時間的敘述,那一項是錯誤的? 【答案】:(D) 【解析】:單擺擺動一次的時間不一定是1秒,擺長長短會改變擺動時間(週期)。 ( )23. A、B二單擺的擺長、擺角均相等,擺錘質量A>B,則擺動一次所需的時間何者較大? 【答案】:(C) 【解析】:擺長相同時,擺動所需時間會相同,因此A=B。 ( )24. A、B二單擺的擺錘、擺角均相等,擺長A>B,則擺動一次所需的時間何者較長? 【答案】:(A) 【解析】:擺長愈長,,擺動愈慢,和擺錘質量及擺動角度無關,所以擺長A>B,所需時間A>B,週期A>B。 ( )25. 單擺實驗中,擺長穩定,以擺動次數n及時間t為座標軸,描繪實驗紀錄如下圖,則以何圖為正確? 【答案】:(C) 【解析】:單擺擺長固定時,擺動週期為定值,擺動次數愈多,則所需時間愈長,及擺動次數(n)和所需時間(t)成正比。 ( )26. 以下那種現象不能利用來測量時間? 【答案】:(D) 【解析】:測量時間有利用計時工具的週期性,可重複測量,但是閃爍的星光無週期性,不適合作為測量時間工具。 ( )27. 某生以手錶測量單擺擺動20次所經歷的時間,手錶的最小刻度為秒,由0秒開始計時,測得結果如下列所記錄的數據,以那一項最為正確? 【答案】:(C) 【解析】:最小刻度為秒時,估計值應為0.1秒,所以測量值應表示到最小刻度的下一位,因此(C)為合理。 ( )28. 關於單擺運動,下列敘述何者正確? 【答案】:(B) 【解析】:單擺的擺動和擺錘質量及擺動角度無關,只和擺長的平方根成正比。 ( )29. 在小角度的單擺運動中,往復擺動一次所需的時間,和下列那一項有關? 【答案】:(A) 【解析】:在小角度的擺動時,單擺的擺動和擺錘質量及擺動角度無關,只和擺長的平方根成正比。 ( )30. 利用同一鞦韆,體重較重的人比體重較輕的人擺動的速度為何? 【答案】:(D) 【解析】:同一鞦韆擺動時,擺動角度愈大,最大高度愈大,擺至最低點的速度量值也愈大,因此擺動角度會影響速度,擺角愈大,則最低點的速度愈大,因此角度不說明時,無法判斷擺動速度的大小。 ( )31. 以不同單擺A、B、C做單擺週期實驗,結果如右圖,則擺長長短依序為何? 【答案】:(D) 【解析】:畫一條直線,表示相同的時間,發現A擺動次數最多,因此A的擺長最短,而C的擺動次數最少,表示C的擺長最大,所以擺動最慢。可知擺長大小為C>B>A。 ( )32. 承上題,如欲調整B單擺的週期,使其和A單擺週期相同,則方法為何? 【答案】:(A) 【解析】:已知B的擺長大於A,所以擺動較慢,次數A少,所以減少B的擺長,使B縮短,則B的擺動次數即可增加。 ( )33. 小角度單擺擺動實驗中,擺長 【答案】:(D) 【解析】:擺長不變時,擺動週期相同,和擺錘質量無關。 ( )34. A、B二單擺的擺長比為1:4,則其週期TA、TB的關係,下列何者正確? 【答案】:(B) 【解析】:已知週期和擺長平方根成正比。 a TB=2TA。 ( )35. 在小角度的擺的擺動實驗中,其週期和下列那一項有關? 【答案】:(C) 【解析】:在小角度的擺動時,單擺的擺動和擺錘質量及擺動角度無關,只和擺長的平方根成正比。 ( )36. 有關太陽日的錯誤敘述是下列何者? 【答案】:(C) 【解析】:太陽連續兩天出現在最高點,所經過的時間,稱為太陽日;每天的太陽日時間長短不相同,將一年內的太陽日求得平均值,稱為平均太陽日,平均太陽日即為1天,24小時。 ( )37. 做擺的實驗時,測得週期為T0,如擺錘質量及擺角不變,而增加擺長時測得週期為T1;如擺長及擺角不變,加重擺錘質量時測得週期為T2;如擺長及擺錘不變,增大擺角時測得週期為T3,則下列何項敘述與事實相合? 【答案】:(B) 【解析】:T0:最初的週期;T1:增加擺長;T2:改變擺錘;T3:改變擺角。 ( )38. 擺長為 【答案】:(A) 【解析】:(A)來回擺動6次需時15秒,所以週期T=15/6=2.5秒/次。 ( )39. 人的脈搏平均是每分鐘72次,則人的心臟一晝夜共跳多少次? 【答案】:(C) 【解析】:72x60x24=72x1440≒70x1500≒105000≒105次。 ( )40. 某一擺其擺動次數和時間的關係圖形如圖(一),現欲使其關係圖形變成圖(二),設縱軸、橫軸的單位長度不變,則應將擺長如何調整? 【答案】:(A) 【解析】:圖一改變成圖二時 a 畫一條直線,時間相同,圖二的次數大於圖一的次數,表示圖二百棟較快,因此圖二的擺長較短,所以縮短擺長即可成為圖二。 ( )41. 實驗測得某一擺擺長“ 【答案】:(D) 【解析】:擺長的平方根=,可發現,擺長的平方根()和滴答數(n)成正比,或是擺長(L)和滴答數的平方(n2)成正比。 ( )42. 老師以柱香為測時工具,若此柱香原長 【答案】:(D) 【解析】:10分鐘燃燒了60-40=20cm,t分鐘燃燒了60-10=50cm,時間愈久,燃燒長度愈多,因此10分:20cm=t分:50cm t=25分。 |
三、
填充題: 1.
一個單擺A在 20 秒內擺動 4 次,另一單擺B在 30 秒擺動 5 次,則: (1)A單擺的週期為______秒/次,B 單擺的週期為______秒/次。 (2)A單擺的頻率為______次/秒,B 單擺的頻率為______次/秒。 (3)A、B兩單擺,何者擺動較快? ______。 (4)A、B兩單擺,何者擺長較長? ______。 【答案】:(1)5、6; (2)0.2、1/6; (3)A; (4)B。 【解析】: 2.
某一單擺擺動50次需25秒,今有一自來水龍頭,在單擺擺動200次內共滴下了50滴,若該自來水每滴20滴的體積為1毫升,請回答下列問題: (1)此單擺擺動的頻率為_______次/秒;週期為_______秒/次; (2)此水龍頭滴下一滴水的時間為_______秒,在一晝夜間共滴下了_______滴的水; (3)此水龍頭在一小時內共滴下了_______滴的水,此時單擺擺動了_______次; (4)欲使此水龍頭滴下3公升的水,共需花費_______秒。 【答案】:(1)2、0.5;
(2)2、43200; (3)1800、7200; (4)120000。 【解析】: 3.
同一地點,單擺週期和_______平方根成_____比,和______的大小及_____的輕重無關。 【答案】:擺長、正比、、擺角、、擺錘。 【解析】: 4.
某薄鋼片一端固定,使另一端水平振動,測得該鋼片在 20 秒內共震動了 40 次,則: (1)
此鋼片的週期為_______秒/次; (2)
此鋼片在 1 分鐘內可振動_______次; (3)
此鋼片的頻率為週期的_______倍; (4)
一物由高處垂直落至地面,鋼片恰好振動80次,則此物體落至地面所需間共費______秒。 【答案】:(1)0.5;
(2)120;
(3)4;
(4)40。 【解析】: 5.
附圖表示在同一地點甲、乙兩單擺的擺動次數與擺動時間之關係,甲、乙兩單擺的擺角皆小於5度,若以L甲、L乙分別代表甲、乙兩單擺的擺長,T甲、T乙分別代表甲、乙兩單擺的週期,試回答下列問題: (1)
T甲:T乙=。 (2)
L甲與L乙的大小關係為。 【答案】:(1)2:1; (2)4:1。 【解析】: 6.
一物體每分鐘振動600次,則其振動的頻率為______Hz。 【答案】:10 【解析】: 7.
有甲、乙兩單擺,在相同的時間內甲擺動9次,乙擺動4次,則兩者週期之比為______。 【答案】:4:9 【解析】: 8.
小明做單擺實驗,所得數據如下。試回答下列各題: ( )1. 單擺每擺動一次,擺錘所走的路徑是: ( )2. 此單擺擺動15次約需時若干秒? ( )3. 某生以此單擺測其心跳。單擺擺動20次,該生心跳45次。該生心跳約每分鐘多少次? 【答案】:(1)D; (2)B;; (3)C。 【解析】: 9.
阿倫做「單擺的週期」的實驗,結果記錄如附表,試回答下列問題: (
)1. 由以上數據可推知下列哪一項結論正確? (
)2. 承上題,請你預估單擺戊中的X值最可能為: 【答案】:(1)D; (2)B。 【解析】: 10.
阿福研究單擺的運動時,他假設「擺動週期」和「擺角的大小」、「擺長」及「擺錘質量」三個因素有關。附表為他測得的資料之一;試回答下列問題: ( )1. 由附表所得資料,可發現擺動週期具有下列何種性質? (A)與擺長無關 (B)與擺錘質量無關 (C)擺角介於2°∼5°時,擺動週期與擺角的大小無關 (D)擺角小於90°時,不論擺角如何改變,擺動週期皆相同 ( )2. 單擺的週期和擺角的關係圖,下列四圖何者正確? 【答案】:(1)C; (2)C。 【解析】: |