Question

【題目】某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測定重力加速度，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，第1個(gè)小球開始下落，M迅速恢復(fù)，電磁鐵又吸住第2個(gè)小球。當(dāng)?shù)?個(gè)小球撞擊M時(shí)，M與觸頭分開，第2 個(gè)小球開始下落…….這樣，就可測出多個(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)按下秒表開始計(jì)時(shí)

（2）實(shí)驗(yàn)測得小球下落的高度H=1.980 m，10個(gè)小球下落的總時(shí)間T =6.5 s，可求出重力加速度g =m/s。（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?zhí)岢鰷p小實(shí)驗(yàn)誤差的兩個(gè)辦法。

（4）某同學(xué)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間磁性才消失，因此，每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間與它的測量時(shí)間相差，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差。為此，他分別取高度H1和H2，測量n個(gè)小球下落的總時(shí)間T1和T2。他是否可以利用這兩組數(shù)據(jù)消除對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響?請推導(dǎo)說明。

Answer 1

【答案】（1）BD; (2)9.4; (3)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。（其它答案只要合理也可）；（4）可以消去的影響。

【解析】（1）因?yàn)殡姶盆F的作用是利用其磁效應(yīng)來吸住鐵球的，電路的通斷是靠敲擊或小球撞擊M來實(shí)現(xiàn)的，則電源用直流電也可以，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；為了能讓小球準(zhǔn)確敲擊到M，則實(shí)驗(yàn)前應(yīng)將M調(diào)整到電磁鐵的正下方以便能及時(shí)斷電，故B項(xiàng)正確；為了考慮實(shí)驗(yàn)的精確性，測量小球下落的高度時(shí)應(yīng)用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離再減去小球的直徑，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；從第一個(gè)小球開始下落時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，即手動(dòng)敲擊M的時(shí)，故D項(xiàng)正確。本題答案選BD。

（2）設(shè)每個(gè)小球下落時(shí)間為t，則，由自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式得，注意結(jié)果保留兩位有效數(shù)值。

（3）要想減少誤差，可以增加小球下落的高度，以延長下落的時(shí)間，從而減小測量下落時(shí)間而造成的誤差；還可以多次試驗(yàn)，取平均值，以減少偶然誤差等。

（4）由和可得,因此可以消去的影響。