Question

假设我们已经进入了航天时代，一个由三个高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球，准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度g，这些器材是：

　 A．钩码一盒，质量未知且各钩码质量不等　

　 B．重锤一个，质量未知

　 C．带孔金属小球一个，直径已知为d

　 D．太阳能电池板一块，输出直流电压可满足任何要求

　 E．无弹性的丝线若干根

　 F．导线，开关若干

　 G．刻度尺1把

　 H．测力计1个

　 I．天平1台（含砝码1盒）

　 J．打点计时器1台（含复写纸片、纸带）

　 K．电子秒表1个

　 L．带有光控计时器的实验平板一块．在平板两端各有一个光控门，同时还配有其专用的直流电源、导线、开关、重锤线、滑块，该器材可用来测量物体从—个光控门运动到另—个光控门的时间

　 M．支架：能满足实验所需的固定作用

到达X星球后，三个学生从以上器材中选择各自所需的器材（同一器材可以重复选用），用不同的方法各自独立地测出了重力加速度g的值．

现请你完成他们所做的实验：

　 实验一：（已经完成）

　 （1）器材有：A、H、I

　 （2）主要的实验步骤是：

　 ①选取一个合适的钩码，用天平测出质量m

　 ②用测力计测出该钩码的重力F

　 ③计算重力加速度的表达式为

　 实验二：

　 （1）选用的器材有_________________

　 （2）写出主要的实验步骤（简明扼要）．

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　 实验三：

　 （1）选用的器材有_________________

　 （2）写出主要的实验步骤（简明扼要）．

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Answer 1

   答案：实验二：   

（1）C、E、G、K、M

  （2）①组装并安装好单摆，测出摆线长度L

       ②测出n次全振动的时间t，算出周期

       ③计算重力加速度的表达式为

    实验三：

  （1）G、L、M

  （2）①将带光控计时器的平板用支架竖直架稳

    　　　 ②测量两个光控门之间的距离s

   　　　　③把滑块从上面的一个光控门处自由释放，读出下落时间t

④计算重力加速度的表达式为

说明： 这是一道开放性实验试题，在中学阶段已经学到了多种测重力加速度g的实验方法．该试题提供了X星球表面作为实验场所，要求考生应用所学的知识在试题所提供的器材中选择合适的器材组合，进行测量．

由题述的实验一的完成过程，又为要求考生完成的实验二、实验三的解答提供了解答模式．试题设计巧妙，难度不大，既考查了教材要求的测匀变速直线运动的加速度、用单摆测重力加速度的实验，更考查了学生的综合能力，实属值得为之叫好的开放性能力型实验题．根据题给器材可知，携带的既有利用公式G＝mg测重力加速度g的器材，又有可测匀变速直线运动的加速度的器材，还有组装成利用单摆测重力加速度g的器材．显然后两个实验测g的方法正是该题的答案．