题目内容

【题目】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。

【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。

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