Question

【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=1.980m,10 个小球下落的总时间 T =6.5s.可求出重力加速度g=______m/s2.(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一个有效办法._____________.

（4）考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 Δt 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 Δt,这导致实验误差.则重力加速度的测量值应________.(填“偏大”或“ 偏小”）。某同学为了消除 Δt 对实验结果的影响，他分别取高度 H1 和 H2,测量 n个小球下落的总时间 T1 和 T2.,他利用这两组数据消除 Δt 对实验结果的影响后，重力加速度测量值的表达式：_____________________.

Answer 1

【答案】BD9.4增加小球下落的高度，多次重复实验，结果取平均值偏小

【解析】

（1）电路中的电源目的是线圈产生磁性，因此直流电也可以，故A错误；小球沿竖直方向自由下落，因此要使小球能够撞击M，M调整到电磁铁的正下方，故B正确；球的正下方到M的竖直距离作为小球下落的高度，故C错误；敲击M的同时小球开始下落，因此此时应该计时，故D正确．故答案为BD．
（2）一个小球下落的时间为：

根据自由落体运动规律h＝gt2可得：

（3）通过多次测量取平均值可以减小误差，同时该实验的误差主要来自小球下落过程中空气阻力的影响，因此增加小球下落的高度或者选择密度更大的实心金属球．
（4）考虑到电磁铁在每次断电后需要时间 Δt 磁性才消失，因此每个小球的实际下落时间偏小，下落的距离与理论上对应的时间偏小，则导致实验得到的重力加速度的测量值偏小；（5）应由自由落体运动的规律可得： ①
②
联立①②可得：，因此可以消去△t对实验结果的影响．