Question

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M 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 =1．980 m,10个小球下落的总时间T =6．5 s．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两个办法:

①______________；

②______________。

（4）某同学考虑到电磁铁在每次断电后需要时间磁性才消失,因此,每个小球的实际下落时间与它的测量时间相差,这导致实验误差．为此,他分别取高度H₁和H₂,测量n个小球下落的总时间T₁和T₂，用此法____________（选填“能”或“不能”）消除△t对本实验的影响。请利用本小题提供的物理量求得重力加速度的表达式：g=__________。

Answer

（1）BD; （2）9．4;

（3）①增加小球下落的高度；②多次重复实验，结果取平均值。

（4）能；

【解析】试题分析：（1）M与触头接触期间，电磁铁应保持磁性存在，故电源用直流电源和交流电源均可，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，并不是电磁铁下端到M的竖直距离作为小球下落的高度，故C错误；手动敲击M的同时小球开始下落，因此此时应该计时，故D正确．故选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，因此选择密度更大的实心金属球，或者多次重复实验，结果取平均值．

（4）由自由落体运动的规律可得： ， ，

联立方程可解得： ，因此可以消去△t对实验结果的影响

考点：测定重力加速度

【名师点睛】此题考查了测定重力加速度的实验；对于实验问题一定要明确实验原理，并且亲自动手实验，熟练应用所学基本规律解决实验问题。