Question

5．在暗室中用如图1所示的装置做“测定重力加速度”的实验．

实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪．
具体实验步骤如下：
①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下．
②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴．
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度．
④采集数据进行处理
（1）实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是频闪仪频率等于水滴滴落的频率．
（2）实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30Hz，某同学读出其中比较圆的水滴到第一个水滴的距离如图2所示，根据数据测得当地重力加速度g=9.72m/s²；第8个水滴此时的速度v₈=2.27m/s．（结果都保留三位有效数字）．

Answer 1

分析 （1）当频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，可看到一串仿佛固定不动的水滴．
（2）该实验利用了自由落体运动的规律，根据匀变速直线运动的规律可以求出水滴C的速度，利用逐差法可以求出重力加速度的大小．

解答 解：
（1）频闪仪频率等于水滴滴落的频率时，则每滴下来的一滴水，频闪仪都在相同的位置记录，故可看到一串仿佛固定不动的水滴．
（2）因s₆₇=19.36-13.43=5.93cm，s₇₈=26.39-19.36=7.03cm，s₈₉=34.48-26.39=8.09cm，s₉₀=43.67-34.48=9.19cm，
由逐差法可得：
g=$\frac{0.0919+0.0809-0.0593-0.0703}{4×（\frac{1}{30}）^{2}}$m/s²=9.72m/s²．
第8滴水的速度为：
v₈=$\frac{{s}_{78}+{s}_{89}}{2T}$=$\frac{0.0703+0.0809}{2×\frac{1}{30}}$m/s=2.27m/s　
故答案为：（1）频闪仪频率等于水滴滴落的频率；（2）9.72，2.27．

点评 该实验和利用打点计时器的工作原理一样，明确了实验原理；同时本题关键是了解实验的原理，知道匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，掌握逐差法计算加速度的方法，基础题目．