Question

【題目】某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)定重力加速度,實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示.傾斜的球槽中放有若干個(gè)小鐵球,閉合開(kāi)關(guān) K,電磁鐵吸住第 1 個(gè)小球. 手動(dòng)敲擊彈性金屬片 M,M 與觸頭瞬間分開(kāi),第 1 個(gè)小球開(kāi)始下落,M 迅速恢復(fù),電磁鐵又吸住第 2 個(gè)小球.當(dāng)?shù)?/span> 1 個(gè)小球撞擊時(shí),M 與觸頭分開(kāi),第 2 個(gè)小球開(kāi)始下落…….這樣,就可測(cè)出多個(gè)小球下落的總時(shí)間.

（1）在實(shí)驗(yàn)中,下列做法正確的有_________.

A．電路中的電源只能選用交流電源

B．實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將 M 調(diào)整到電磁鐵的正下方

C．用直尺測(cè)量電磁鐵下端到 M 的豎直距離作為小球下落的高度

D．手動(dòng)敲擊 M 的同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)

（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得小球下落的高度 H=1.980m,10 個(gè)小球下落的總時(shí)間 T =6.5s.可求出重力加速度g=______m/s2.(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

（3）在不增加實(shí)驗(yàn)器材的情況下,請(qǐng)?zhí)岢鰷p小實(shí)驗(yàn)誤差的一個(gè)有效辦法._____________.

（4）考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間 Δt 磁性才消失,因此,每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間與它的測(cè)量時(shí)間相差 Δt,這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差.則重力加速度的測(cè)量值應(yīng)________.(填“偏大”或“ 偏小”）。某同學(xué)為了消除 Δt 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，他分別取高度 H1 和 H2,測(cè)量 n個(gè)小球下落的總時(shí)間 T1 和 T2.,他利用這兩組數(shù)據(jù)消除 Δt 對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響后，重力加速度測(cè)量值的表達(dá)式：_____________________.

Answer 1

【答案】BD9.4增加小球下落的高度，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果取平均值偏小

【解析】

（1）電路中的電源目的是線圈產(chǎn)生磁性，因此直流電也可以，故A錯(cuò)誤；小球沿豎直方向自由下落，因此要使小球能夠撞擊M，M調(diào)整到電磁鐵的正下方，故B正確；球的正下方到M的豎直距離作為小球下落的高度，故C錯(cuò)誤；敲擊M的同時(shí)小球開(kāi)始下落，因此此時(shí)應(yīng)該計(jì)時(shí)，故D正確．故答案為BD．
（2）一個(gè)小球下落的時(shí)間為：

根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律h＝gt2可得：

（3）通過(guò)多次測(cè)量取平均值可以減小誤差，同時(shí)該實(shí)驗(yàn)的誤差主要來(lái)自小球下落過(guò)程中空氣阻力的影響，因此增加小球下落的高度或者選擇密度更大的實(shí)心金屬球．
（4）考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間 Δt 磁性才消失，因此每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間偏小，下落的距離與理論上對(duì)應(yīng)的時(shí)間偏小，則導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的測(cè)量值偏��；（5）應(yīng)由自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得： ①
②
聯(lián)立①②可得：，因此可以消去△t對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響．