增分微点1测量重力加速度的几种方法.docx

测量重力加速度的几种方法

方法利用打点计时器测量

例1(2024·广东江门市期中)利用图1甲所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的点。

(1)为了减小误差，重物应选________(填入正确选项前的字母)。

A.木块 B.铁块 C.塑料块

(2)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有________(填入正确选项前的字母)。

A.天平 B.秒表 C.刻度尺

(3)取下纸带，取其中的一段标出计数点如图乙所示，测出相邻计数点间的距离分别为s1＝2.60cm，s2＝4.14cm，s3＝5.69cm，s4＝7.22cm，s5＝8.75cm，s6＝10.29cm，已知打点计时器的打点间隔T＝0.02s，则重物运动的加速度计算表达式为a＝____________，代入数据，可得加速度a＝________m/s2(计算结果保留3位有效数字)。

图1

方法利用光电门测量

例2某小组用如图2甲所示的装置测量重力加速度，实验过程如下：

图2

①用游标卡尺测出小球直径d，测量结果如图乙所示；

②将铁架台竖直架稳，将电磁铁和与光电计时器相连的光电门自上而下依次固定，调节电磁铁的位置，使小球由静止释放后球心恰好能通过光电门中心；

③将毫米刻度尺竖直固定在铁架台上，使被电磁铁吸住的小球球心与刻度尺0刻度线恰好对齐，读取并记录光电门中心对应的刻度尺读数l；

④断开电磁铁电源，小球下落，读取光电计时器记录下的挡光时间t；

⑤调整光电门高度重复实验。

请回答下列问题：

(1)小球直径d＝________cm。

(2)当地的重力加速度大小g＝________(用实验中所测物理量字母表示)。

(3)若实验中操作不当，导致小球下落过程球心并没有通过光电门中心，光电计时器仍记录下了挡光时间，则该操作会导致测得的重力加速度值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

方法利用频闪照相法或滴水法测量

例3(2024·山东潍坊统考期末)频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置，它们到初始点的实际距离经过比例测算已经在图上标出，长度单位为cm，如图3甲所示。已知频闪仪每隔0.04s闪光一次，某次闪光时小球刚好释放。

图3

(1)根据运动学规律可计算各个位置的速度，得到如下表格，0.04s时刻小球的速度为________m/s。

时刻t/s

0

0.04

0.08

0.12

0.16

速度v(m·s－1)

0

0.79

1.16

1.56

(2)根据表格数据，在图乙中绘出小球下落的v－t图像。

(3)根据所描绘的图像，可得小球下落的加速度大小为________m/s2(保留3位有效数字)。

(4)若频闪仪实际闪光的时间间隔小于0.04s，测得小球下落的加速度大小比真实值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

方法利用传感器测量

例4(2022·辽宁卷，12)某同学利用如图4所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。

图4

(1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要________(填“天平”或“刻度尺”)。

(2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50cm，记录时间间隔的数据如下表所示。

编号

1遮光带

2遮光带

3遮光带

…

Δt/(×10－3s)

73.04

38.67

30.00

…

根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝________m/s(结果保留2位有效数字)。

(3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝________(用d、Δt1、Δt2表示)。

(4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：______________________________________________________________________

______________________________________________________________________。