Question

某同學利用焊有細鋼針的音叉（固有頻率f₀）、熏有煤油燈煙灰的均勻金屬片和刻度尺來測定重力加速度．他的實驗步驟有：
A．將熏有煙灰的金屬片靜止懸掛，調整音叉的位置，使音叉不振動時，針尖剛好能水平接觸金屬片，如圖甲所示．
B．輕敲音叉，使它振動，同時燒斷懸線，使金屬片自由下落．
C．從金屬片上選取針尖劃痕清晰的一段，從某時刻起針尖經過平衡位置的點依次為B、C、D、E、F、G、H，測出它們相鄰點之間的距離分別為b₁、b₂、b₃、b₄、b₅、b₆，如圖乙所示．
（1）推導計算重力加速度的表達式：______．
（2）金屬片自由下落后（不計針尖與金屬片間的摩擦），圖丙中三幅圖中，你認為針尖在金屬片上的劃痕正確的是______．
（3）若從懸線燒斷瞬間開始計時，鋼針開始向左振動，且設向左位移為正，鋼針振幅為A，金屬片下落h時，鋼針對平衡位置的位移y的表達式為y=______．

Answer 1

（1）在勻變速直線運動中，連續相當時間內的位移差為常數，即△x=aT²，
用逐差法來計算加速度，

.

g

=

b4+b5+b6-b1-b2-b3

9T2

=

4

9

（b₆+b₅+b₄-b₃-b₂-b₁）f₀²　
（2）自由落體是勻加速直線運動，越向下速度越快，金屬片振動的周期不變，故選C；
（3）若從懸線燒斷瞬間開始計時，鋼針開始向左振動，且設向左位移為正，振動圖象為正弦函數，即y=Asinωt，ω=2πf₀，
金屬片下落h時的時間為：t=

2h g

，
所以金屬片下落h時，鋼針對平衡位置的位移y的表達式為：y=Asin（2πf₀

2h g

）
故答案為：（1）g=

4

9

 （b₆+b₅+b₄-b₃-b₂-b₁）f₀²　
（2）C　
（3）Asin（2πf₀

2h g

）