Question

某同学用如图1所示的装置测定重力加速度：

（1）电火花计时器的工作电压为

 

，频率

 

．
（2）打出的纸带如图2所示，实验时纸带的

 

端应和重物相连接．（选填“甲”或“乙”）
（3）纸带上1至9各点为计时点，由纸带所示数据可算出实验时的加速度为

 

 m/s²．
（4）当地的重力加速度数值为9.8m/s²，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因

 

．
（5）实验测量的相对误差为

 

．（保留两位有效数字）

Answer 1

分析：（1）了解实验的装置和工作原理．
（2）清楚重物的运动过程和速度的变化，判断计数点之间距离的变化从而判断纸带的哪一段与重物相连．
（3）若纸带匀变速直线运动，测得纸带上的点间距，利用匀变速直线运动的推论，可计算出打出某点时纸带运动的加速度．
（4）阻力的影响是该实验产生误差的主要原因．
（5）根据相对误差的定义可求出相对误差的大小．

解答：解：（1）电火花计时器的工作电压为交流220v，频率为50Hz，打点周期是0.02 s．
（2）从图上看出，从乙端往甲端，相邻的计数点距离越来越大，也就说明纸带速度越来越大．
由于重物下落速度逐渐变大，所以打点计时器先打出9点，而与重物相连的纸带一端在实验时是处于下端，也就是计时器先打点的位置，所以纸带的乙端与重物相连．
（3）匀变速直线运动中连续相等时间内的位移差为常数即△x=aT²，由此可得：sm-sn=(m-n)aT2，因此有：
a=

s6-s1

5T2

=

(3.92-2.04)×10-2m

5×(0.02s)2

=9.4m/s2
（4）当地的重力加速度数值为9.8m/s²，大于实验测出的加速度，所以重物下落过程中除了重力还受到了向上的阻力，这个阻力主要是重物与纸带受到摩擦阻力和空气阻力．
（5）实验测得的数值与真实数值之间的差数称为“绝对误差”，而“绝对误差”与“真实数据”的比值称为“相对误差”，因此测量的相对误差为：

(9.8-9.4)

9.8

×100%=4.1%
故答案为：（1）交流220V，50Hz；（2）乙；（3）9.4；（4）空气阻力摩擦阻力；（5）4.1%．

点评：对于纸带数据的处理，要注重匀变速直线运动规律的应用，要注意实际操作时哪些问题的存在对实验具有影响，从动力学角度加以分析．