Question

14．某同學(xué)用如圖1所示的裝置測(cè)定重力加速度

（1）電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓為交流220V，頻率為50Hz．
（2）打出的紙帶如圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的左端應(yīng)和重物相連接（選填“左”或“右”）．
（3）以下是該同學(xué)正確的實(shí)驗(yàn)操作和計(jì)算過程，請(qǐng)?zhí)顚懫渲械目瞻撞糠郑?br />①實(shí)驗(yàn)操作：接通電源，釋放紙帶，讓重錘自由落下，實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源．
②取下紙帶，取其中的一段標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖2所示，測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為x₁=2.60cm，x₂=4.14cm，x₃=5.69cm，x₄=7.22cm，x₅=8.75cm，x₆=10.29cm，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)間隔T=0.02s，則重錘運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為a=$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$，代入數(shù)據(jù)，可得加速度a=9.60m/s²（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（4）該同學(xué)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重錘下落時(shí)的加速度比實(shí)際的重力加速度小，為了有效地縮小這個(gè)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的加速度與實(shí)際的重力加速度之差，請(qǐng)你提出一個(gè)有效的改進(jìn)方法：將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者實(shí)驗(yàn)過程中讓重錘下落時(shí)紙帶盡量減小摩擦．．

Answer 1

分析 根據(jù)逐差法，根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差 是一恒量可以求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度大��；根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，造成該實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是物體下落過程中存在摩擦阻力

解答 解：（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電壓為交流電220V，頻率為50Hz
（2）重物做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，在相等時(shí)間內(nèi)位移越來越大，故左端應(yīng)和重物相連接
（3）實(shí)驗(yàn)操作：先接通電源，然后釋放紙帶，讓重錘自由落下，結(jié)束后再關(guān)閉電源．
②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論△x=aT²，有：
x₆-x₃=3a₁（2T）²…①
x₅-x₂=3a₂（2T）²…②
x₄-x₁=3a₃（2T）²…③
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$…④
聯(lián)立①②③④解得：a=$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$；
代入數(shù)據(jù)解得：a=9.60m/s²．
（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，造成該實(shí)驗(yàn)誤差的主要原因是物體下落過程中存在摩擦阻力，一是小球下落的空氣阻力，二是紙帶和限位孔之間的摩擦，故具體采取的具體措施為：將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者實(shí)驗(yàn)過程中讓重錘下落時(shí)紙帶盡量減小摩擦
故答案為：（1）交流220V　50Hz　     （2）左
（3）①接通電源　實(shí)驗(yàn)結(jié)束關(guān)閉電源
②$\frac{{x}_{6}+{x}_{5}+{x}_{4}-{x}_{3}-{x}_{2}-{x}_{1}}{9{T}^{2}}$　  9.60
（4）將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者實(shí)驗(yàn)過程中讓重錘下落時(shí)紙帶盡量減小摩擦．

點(diǎn)評(píng) 明確實(shí)驗(yàn)原理，能根據(jù)作差法求出加速度，會(huì)分析實(shí)驗(yàn)誤差，對(duì)于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)際操作，同時(shí)加強(qiáng)利用基本物理規(guī)律解決實(shí)驗(yàn)問題的能力