Question

某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)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(kāi)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(kāi)，第1個(gè)小球開(kāi)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(kāi)，第2個(gè)小球開(kāi)始下落……這樣，就可測(cè)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(cè)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(kāi)始計(jì)時(shí)

(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)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/s².(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(qǐng)?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Δt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(cè)量時(shí)間相差Δt，這導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差．為此，他分別取高度H₁和H₂，測(cè)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Δt對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響？請(qǐng)推導(dǎo)說(shuō)明．

Answer 1

(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．(其他答案只要合理也可)　(4)可以消除Δt對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，推導(dǎo)過(guò)程見(jiàn)解析．

根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律h＝gt²解決問(wèn)題．
(1)若電源選用直流電源，電磁鐵可正常工作，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)時(shí)小球要撞擊M斷開(kāi)電源，因此M應(yīng)在電磁鐵的正下方，選項(xiàng)B正確；小球下落的高度為電磁鐵下端到M的豎直距離與小球直徑的差，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)H＝gt²，t可利用累積法，即從手動(dòng)敲擊M的同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，測(cè)量出落下n個(gè)小球的時(shí)間T，則一個(gè)小球下落時(shí)間t＝，選項(xiàng)D正確．
(2)根據(jù)H＝gt²和t＝，解得
g＝＝＝m/s²≈9.4 m/s².
(3)要減小實(shí)驗(yàn)誤差，可以適當(dāng)增大小球下落的高度，并多次測(cè)量取平均值．
(4)根據(jù)題意，小球從H₁、H₂高處落下需要的時(shí)間t₁＝－Δt和t₂＝－Δt，根據(jù)H＝gt²得H₁＝g²和H₂＝g²
解得g＝，因此可以消除Δt的影響．