Question

16．利用自由落體運動可測量重力加速度．某同學利用如圖所示的實驗裝置進行了實驗，圖中的M為可恢復彈簧片，M與觸頭接觸，開始實驗時需要手動敲擊M斷開電路，使電磁鐵失去磁性釋放第一個小球，小球撞擊M時電路斷開，下一個小球被是釋放．
（1）為完成實驗，除圖示裝置提供的器材外還需要的器材有刻度尺和秒表．
（2）用圖所示的實驗裝置做實驗，測得小球開始下落的位置與M的高度差為120.00cm，手動敲擊M的同時開始計時，到第10個小球撞擊M時測得總時間為5.0s，可求得重力加速度g=9.6m/s²（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；
（3）若該同學測得的重力加速度偏小，可能的原因是AC．
A．手動敲擊M時提前計時
B．手動敲擊M時延后計時
C．記錄撞擊M的小球個數(shù)時少數(shù)了一個
D．記錄撞擊M的小球個數(shù)時多數(shù)了一個．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的測量器材．
（2）根據(jù)小球下落的時間，以及下落的高度，結(jié)合位移時間公式求出重力加速度．
（3）根據(jù)下落時間的測量誤差確定重力加速度的測量誤差．

解答 解：（1）根據(jù)h=$\frac{1}{2}g{t}^{2}$得，g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$，需要測量下降的高度和時間，則需要刻度尺和秒表．
（2）手動敲擊M的同時開始計時，到第10個小球撞擊M時測得總時間為5.0s，知一個小球下落的時間t=0.5s，則g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$=$\frac{2×1.2}{0.25}=9.6m/{s}^{2}$．
（3）A、手動敲擊M時提前計時，則測量的時間偏大，根據(jù)g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度測量偏小，故A正確．
B、手動敲擊M時延后計時，則測量的時間偏小，根據(jù)g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度測量偏大，故B錯誤．
C、記錄撞擊M的小球個數(shù)時少數(shù)了一個，則測量的時間偏大，根據(jù)g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度測量偏小，故C正確．
D、記錄撞擊M的小球個數(shù)時多數(shù)了一個，則測量的時間偏小，根據(jù)g=$\frac{2h}{{t}^{2}}$知，重力加速度測量偏大，故D錯誤．
故選：AC．
故答案為：（1）刻度尺、秒表，（2）9.6，（3）AC．

點評 解決本題的關(guān)鍵知道實驗的原理，結(jié)合位移時間公式進行求解，會通過測量時間的誤差分析重力加速度的測量誤差．