Question

某興趣小組利用自由落體運動測定重力加速度，實驗裝置如圖所示．傾斜的球槽中放有若干個小鐵球，閉合開關K，電磁鐵吸住第1個小球．手動敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開，第1個小球開始下落，M迅速恢復，電磁鐵又吸住第2個小球．當第1個小球撞擊M時，M與觸頭分開，第2個小球開始下落……這樣，就可測出多個小球下落的總時間．

(1)在實驗中，下列做法正確的有________．

A．電路中的電源只能選用交流電源

B．實驗前應將M調整到電磁鐵的正下方

C．用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離作為小球下落的高度

D．手動敲擊M的同時按下秒表開始計時

(2)實驗測得小球下落的高度H＝1.980 m,10個小球下落的總時間T＝6.5 s．可求出重力加速度g＝________ m/s².(結果保留兩位有效數字)
(3)在不增加實驗器材的情況下，請提出減小實驗誤差的兩個辦法．
(4)某同學考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時間Δt磁性才消失，因此，每個小球的實際下落時間與它的測量時間相差Δt，這導致實驗誤差．為此，他分別取高度H₁和H₂，測量n個小球下落的總時間T₁和T₂.他是否可以利用這兩組數據消除Δt對實驗結果的影響？請推導說明．

Answer 1

(1)BD　(2)9.4　(3)增加小球下落的高度；多次重復實驗，結果取平均值．(其他答案只要合理也可)　(4)可以消除Δt對實驗結果的影響，推導過程見解析．

根據自由落體運動的規律h＝gt²解決問題．
(1)若電源選用直流電源，電磁鐵可正常工作，選項A錯誤；實驗時小球要撞擊M斷開電源，因此M應在電磁鐵的正下方，選項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C錯誤；根據H＝gt²，t可利用累積法，即從手動敲擊M的同時開始計時，測量出落下n個小球的時間T，則一個小球下落時間t＝，選項D正確．
(2)根據H＝gt²和t＝，解得
g＝＝＝m/s²≈9.4 m/s².
(3)要減小實驗誤差，可以適當增大小球下落的高度，并多次測量取平均值．
(4)根據題意，小球從H₁、H₂高處落下需要的時間t₁＝－Δt和t₂＝－Δt，根據H＝gt²得H₁＝g²和H₂＝g²
解得g＝，因此可以消除Δt的影響．