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/s。（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，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。（其它答案只要合理也可）；（4）可以消去的影响。

【解析】（1）因为电磁铁的作用是利用其磁效应来吸住铁球的，电路的通断是靠敲击或小球撞击M来实现的，则电源用直流电也可以，故A项错误；为了能让小球准确敲击到M，则实验前应将M调整到电磁铁的正下方以便能及时断电，故B项正确；为了考虑实验的精确性，测量小球下落的高度时应用直尺测量电磁铁下端到M的竖直距离再减去小球的直径，故C项错误；从第一个小球开始下落时刻开始计时，即手动敲击M的时，故D项正确。本题答案选BD。

（2）设每个小球下落时间为t，则，由自由落体运动的位移公式得，注意结果保留两位有效数值。

（3）要想减少误差，可以增加小球下落的高度，以延长下落的时间，从而减小测量下落时间而造成的误差；还可以多次试验，取平均值，以减少偶然误差等。

（4）由和可得,因此可以消去的影响。

【考点定位】自由落体运动测重力加速度。本题⑴、⑵考查实验的原理，（3）（4）考查试验的数据处理和误差分析，侧重于基本实验技能的考查。难度：中等。