Question

16．利用自由落体运动可测量重力加速度．某同学利用如图所示的实验装置进行了实验，图中的M为可恢复弹簧片，M与触头接触，开始实验时需要手动敲击M断开电路，使电磁铁失去磁性释放第一个小球，小球撞击M时电路断开，下一个小球被是释放．
（1）为完成实验，除图示装置提供的器材外还需要的器材有刻度尺和秒表．
（2）用图所示的实验装置做实验，测得小球开始下落的位置与M的高度差为120.00cm，手动敲击M的同时开始计时，到第10个小球撞击M时测得总时间为5.0s，可求得重力加速度g=9.6m/s²（结果保留两位有效数字）；
（3）若该同学测得的重力加速度偏小，可能的原因是AC．
A．手动敲击M时提前计时
B．手动敲击M时延后计时
C．记录撞击M的小球个数时少数了一个
D．记录撞击M的小球个数时多数了一个．

Answer 1

分析 （1）根据实验的原理确定所需测量的物理量，从而确定所需的测量器材．
（2）根据小球下落的时间，以及下落的高度，结合位移时间公式求出重力加速度．
（3）根据下落时间的测量误差确定重力加速度的测量误差．

解答 解：（1）根据h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$得，g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$，需要测量下降的高度和时间，则需要刻度尺和秒表．
（2）手动敲击M的同时开始计时，到第10个小球撞击M时测得总时间为5.0s，知一个小球下落的时间t=0.5s，则g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$=$\frac{2×1.2}{0.25}=9.6m/{s}^{2}$．
（3）A、手动敲击M时提前计时，则测量的时间偏大，根据g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度测量偏小，故A正确．
B、手动敲击M时延后计时，则测量的时间偏小，根据g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度测量偏大，故B错误．
C、记录撞击M的小球个数时少数了一个，则测量的时间偏大，根据g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度测量偏小，故C正确．
D、记录撞击M的小球个数时多数了一个，则测量的时间偏小，根据g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度测量偏大，故D错误．
故选：AC．
故答案为：（1）刻度尺、秒表，（2）9.6，（3）AC．

点评 解决本题的关键知道实验的原理，结合位移时间公式进行求解，会通过测量时间的误差分析重力加速度的测量误差．