Question

某兴趣小组利用自由落体运动测定重力加速度，实验装置如图所示．倾斜的球槽中放有若干个小铁球，闭合开关K，电磁铁吸住第1个小球．手动敲击弹性金属片M，M与触头瞬间分开，第1个小球开始下落，M迅速恢复，电磁铁又吸住第2个小球．当第1个小球撞击M时，M与触头分开，第2个小球开始下落……这样，就可测出多个小球下落的总时间．

(1)在实验中，下列做法正确的有________．

A．电路中的电源只能选用交流电源

B．实验前应将M调整到电磁铁的正下方

C．用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度

D．手动敲击M的同时按下秒表开始计时

(2)实验测得小球下落的高度H＝1.980 m,10个小球下落的总时间T＝6.5 s．可求出重力加速度g＝________ m/s2.(结果保留两位有效数字)

(3)在不增加实验器材的情况下，请提出减小实验误差的两个办法．

(4)某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间Δt磁性才消失，因此，每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差Δt，这导致实验误差．为此，他分别取高度H1和H2，测量n个小球下落的总时间T1和T2.他是否可以利用这两组数据消除Δt对实验结果的影响？请推导说明．

 

Answer 1

【答案】

(1)BD　(2)9.4　(3)增加小球下落的高度；多次重复实验，结果取平均值．(其他答案只要合理也可)　(4)可以消除Δt对实验结果的影响，推导过程见解析．

【解析】根据自由落体运动的规律h＝gt2解决问题．

(1)若电源选用直流电源，电磁铁可正常工作，选项A错误；实验时小球要撞击M断开电源，因此M应在电磁铁的正下方，选项B正确；小球下落的高度为电磁铁下端到M的竖直距离与小球直径的差，选项C错误；根据H＝gt2，t可利用累积法，即从手动敲击M的同时开始计时，测量出落下n个小球的时间T，则一个小球下落时间t＝，选项D正确．

(2)根据H＝gt2和t＝，解得

g＝＝＝m/s2≈9.4 m/s2.

(3)要减小实验误差，可以适当增大小球下落的高度，并多次测量取平均值．

(4)根据题意，小球从H1、H2高处落下需要的时间t1＝－Δt和t2＝－Δt，根据H＝gt2得H1＝g2和H2＝g2

解得g＝，因此可以消除Δt的影响．