Question

【題目】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/s。（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，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對實驗結果的影響?請推導說明。

Answer 1

【答案】（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。（其它答案只要合理也可）；（4）可以消去的影響。

【解析】（1）因為電磁鐵的作用是利用其磁效應來吸住鐵球的，電路的通斷是靠敲擊或小球撞擊M來實現的，則電源用直流電也可以，故A項錯誤；為了能讓小球準確敲擊到M，則實驗前應將M調整到電磁鐵的正下方以便能及時斷電，故B項正確；為了考慮實驗的精確性，測量小球下落的高度時應用直尺測量電磁鐵下端到M的豎直距離再減去小球的直徑，故C項錯誤；從第一個小球開始下落時刻開始計時，即手動敲擊M的時，故D項正確。本題答案選BD。

（2）設每個小球下落時間為t，則，由自由落體運動的位移公式得，注意結果保留兩位有效數值。

（3）要想減少誤差，可以增加小球下落的高度，以延長下落的時間，從而減小測量下落時間而造成的誤差；還可以多次試驗，取平均值，以減少偶然誤差等。

（4）由和可得,因此可以消去的影響。