人教版高中物理舉一反三-必修一2.4.3 實(shí)驗(yàn)：測(cè)重力加速度（學(xué)生版）

2.4.3實(shí)驗(yàn)：測(cè)重力加速度原卷版目錄TOC\o"1-1"\h\u一、【打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】 1二、【現(xiàn)代技術(shù)測(cè)重力加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】 6三、【水滴法測(cè)重力加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】 9【打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】原理：重物托著紙帶下落時(shí)，可將其近似地看作僅在重力作用下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)打出的紙帶能分析研究重物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、交流電源、紙帶、重物及鐵夾、鐵架臺(tái)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，使兩個(gè)紙帶限位孔對(duì)齊步驟：1、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，連接好電源2、將紙帶穿過(guò)兩個(gè)紙帶限位孔3、開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器1-2s后，向下拉動(dòng)紙帶，打完紙帶后立即關(guān)閉電源。若紙帶上打出點(diǎn)跡清晰，均勻的點(diǎn)，則可以做實(shí)驗(yàn)，如不是，應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整4、重新固定一根紙帶，下端用鐵夾固定到重物上，讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，重物應(yīng)選擇密度大的，以減小空氣阻力。5、用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源后，松手讓紙帶和重物自由下落6、重復(fù)幾次，選一條點(diǎn)跡清晰的紙帶分析計(jì)算7、改變重物重量，重復(fù)打出幾條紙帶，選擇點(diǎn)跡清晰的分析圖像：·x1·x2·x3·x4·x5·x6·x7·x1=2.84cmx2=3.26cmx3=3.65cmx4=4.04cmx5=4.42cmx6=4.81cmx7=5.22cm周期為0.02s【打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)重力加速度舉一反三練習(xí)】1．利用圖中所示的裝置可以研究自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中需要調(diào)整好儀器，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，松開(kāi)紙帶，使重物下落打點(diǎn)計(jì)時(shí)器會(huì)在紙帶上打出一系列的點(diǎn)。（1）為了減小誤差，重物應(yīng)選。（填入正確選項(xiàng)前的字母）A．木塊

B．鐵塊

C．塑料塊（2）為了測(cè)得重物下落的加速度，還需要的實(shí)驗(yàn)器材有。（填入正確選項(xiàng)前的字母）A．天平

B．秒表

C．刻度尺（3）取下紙帶，取其中的一段標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖乙所示，測(cè)出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離分別為，，，，，，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)間隔，則重錘運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為，代入數(shù)據(jù)，可得加速度。（計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）2．某同學(xué)在探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，采用如圖所示的裝置來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（1）實(shí)驗(yàn)中電火花計(jì)器是一種使用的電源（填“直流”或“交流”）；（2）這個(gè)同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶進(jìn)行分析，繪制出重物下落的v-t圖像（如圖），則重力加速度g=（寫(xiě)表達(dá)式）（3）該同學(xué)量取數(shù)據(jù)再進(jìn)行計(jì)算發(fā)現(xiàn)得到的重力加速度數(shù)值小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣日鎸?shí)值的原因可能是。3．某同學(xué)用如圖甲所示裝置測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。?）實(shí)驗(yàn)中，下列說(shuō)法正確的是。（填字母）A．用秒表測(cè)量重物運(yùn)動(dòng)的時(shí)間B．安裝紙帶時(shí)應(yīng)使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C．先松開(kāi)上方夾子釋放紙帶，再接通電源D．每打完一條紙帶應(yīng)及時(shí)切斷電源，防止打點(diǎn)計(jì)時(shí)器過(guò)熱損壞（2）按正確的步驟操作多次實(shí)驗(yàn)后，該同學(xué)得到一條點(diǎn)跡清晰紙帶的部分如圖乙示，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為，圖中、、、、、、為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)．已知，，，，，。則在打點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為，測(cè)出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）4．某同學(xué)用圖甲所示裝置測(cè)量重力加速度，所用交流電源頻率為50Hz。在所選紙帶上取某點(diǎn)為0計(jì)數(shù)點(diǎn)，然后每3個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，所有測(cè)量數(shù)據(jù)及其標(biāo)記符號(hào)如圖乙所示。該同學(xué)用兩種方法處理數(shù)據(jù)（為相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔）：方法一：由，，…，，取平均值；方法二：由，，，取平均值。從數(shù)據(jù)處理方法看，在、、、、、中，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果起作用的，方法一中有；方法二中有。因此，選擇方法（選填“一”或“二”）更合理，這樣可以減少實(shí)驗(yàn)（選填“系統(tǒng)”或“偶然”）誤差。本實(shí)驗(yàn)誤差的主要來(lái)源有（試舉出兩條）。5．某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，?shí)驗(yàn)裝置如左圖，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在頻率為50Hz的交流電源上。重錘下落過(guò)程中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列如圖所示的點(diǎn)跡。（1）通過(guò)紙帶上的點(diǎn)跡分布情況可以判斷實(shí)驗(yàn)時(shí)重物連接在紙帶的端（選填“左”或“右”）（2）所測(cè)得的重力加速度大小為。（保留三位有效數(shù)字）（3）若該同學(xué)實(shí)驗(yàn)操作沒(méi)有錯(cuò)誤，實(shí)驗(yàn)測(cè)得物體的加速度應(yīng)（選填“略大于”“略小于”或“等于”）當(dāng)?shù)刂亓铀俣取?．某同學(xué)用如圖1所示的裝置測(cè)定重力加速度(交流電頻率赫茲)（1）打出的紙帶如圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的端應(yīng)和重物相連接．(選填“甲”或“乙”)?（2）紙帶上取連續(xù)的至點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)，由紙帶上所給的數(shù)據(jù)可計(jì)算出實(shí)驗(yàn)時(shí)的加速度為(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)?（3）當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葦?shù)值為，請(qǐng)列出測(cè)量值與當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶?shí)際值有差異的一個(gè)原因【現(xiàn)代技術(shù)測(cè)重力加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】光電門測(cè)重力加速度公式是通過(guò)光電門測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間來(lái)計(jì)算重力加速度的公式。其基本原理是通過(guò)光電門測(cè)量物體自由落體的時(shí)間，然后使用公式計(jì)算重力加速度的數(shù)值。

具體地說(shuō)，測(cè)量過(guò)程中，需要使用兩個(gè)光電門并將其放置在一定距離的位置上，然后讓物體自由落體經(jīng)過(guò)這兩個(gè)光電門，記錄下物體通過(guò)每個(gè)光電門的時(shí)間。通過(guò)計(jì)算這兩個(gè)時(shí)間之差，可以得到物體自由落體的時(shí)間。

然后，使用公式g=2h/t^2來(lái)計(jì)算重力加速度的數(shù)值，其中g(shù)表示重力加速度，h表示光電門之間的距離，t表示物體通過(guò)兩個(gè)光電門的時(shí)間差。

這個(gè)公式的準(zhǔn)確性取決于光電門的精度和物體自由落體的狀態(tài)。在實(shí)際使用中，需要注意光電門的放置位置、調(diào)整和校準(zhǔn)。同時(shí)，還需要考慮氣壓、溫度等因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響?！粳F(xiàn)代技術(shù)測(cè)重力加速度舉一反三練習(xí)】7．某同學(xué)用如圖甲所示裝置測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，電磁鐵和光電門固定在鐵架臺(tái)上，不計(jì)空氣阻力。（1）給電磁鐵通電，將鐵球吸附在電磁鐵下面，用刻度尺測(cè)出鐵球最下端到光電門的距離為，給電磁鐵斷電，鐵球自由下落通過(guò)光電門，從數(shù)字計(jì)時(shí)器上讀取鐵球通過(guò)光電門時(shí)遮光時(shí)間為。保持電磁鐵的位置不變，多次改變光電門的位置，重復(fù)實(shí)驗(yàn)，測(cè)得多組、的值，作圖像，則作出的圖像應(yīng)是圖乙中的圖線（填“A”“B”或“C”）。（2）若圖線的斜率為k，從圖線上可以得到鐵球的半徑為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣却笮?。（均用k、a或b表示）8．某課外興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?）實(shí)驗(yàn)前用游標(biāo)卡尺測(cè)出金屬板的長(zhǎng)度，如圖乙所示，則金屬板的長(zhǎng)度L=cm；（2）用鐵夾夾著金屬板，調(diào)節(jié)光電門的高度，使金屬板下端離光電門的距離也為L(zhǎng)，松開(kāi)鐵夾，測(cè)得金屬板通過(guò)光電門的時(shí)間為t，則從釋放金屬板到金屬板的下端開(kāi)始擋光所用的時(shí)間（用t表示），當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋ㄓ胻和L表示）；（3）要減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)選用長(zhǎng)度較（填“長(zhǎng)”或“短”）的金屬板。9．一實(shí)驗(yàn)中學(xué)的物理興趣小組用光電門測(cè)重力加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，電磁鐵與光電門B固定不動(dòng)，光電門A可上下調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)時(shí)先用電磁鐵吸住小鐵球，然后撤走磁性使小鐵球由靜止釋放，記錄下小鐵球經(jīng)過(guò)兩光電門的時(shí)間差t以及小鐵球經(jīng)過(guò)光電門B的時(shí)間△t，兩光電門之間的距離h可從圖中的刻度尺直接讀出，已知小鐵球的直徑為d。分析下列問(wèn)題：（1）小鐵球經(jīng)過(guò)光電門B時(shí)的速度大小v=，不計(jì)空氣阻力，重力加速度用g表示，則h、g、v、t之間的關(guān)系式應(yīng)為h=；（2）調(diào)節(jié)光電門A的位置，改變兩光電門之間的距離h，測(cè)出多組h、t的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并以為縱軸、t為橫軸作出圖線如圖乙所示，則重力加速度g的大小為m/s2。10．某同學(xué)在研究性學(xué)習(xí)中利用光電門傳感器針對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究，并利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋鐖D所示，用鐵架臺(tái)固定豎直長(zhǎng)鐵桿，光電門A、B分別固定在長(zhǎng)鐵桿上．現(xiàn)測(cè)得A、B間的高度差為，從光電門A上方某高度靜止釋放一個(gè)小球，小球通過(guò)A、B的時(shí)間分別為、，小球直徑．回答下列問(wèn)題：（1）光電門安裝時(shí)，必須使兩光電門處于；（2）小球通過(guò)光電門A、B時(shí)的瞬時(shí)速度分別為（保留三位有效數(shù)字），（保留三位有效數(shù)字）；（3）當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹椋ūＡ羧挥行?shù)字）。11．某興趣小組利用自由落體運(yùn)動(dòng)測(cè)定重力加速度，實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．傾斜的球槽中放有若干個(gè)小鐵球，閉合開(kāi)關(guān)K，電磁鐵吸住第1個(gè)小球。手動(dòng)敲擊彈性金屬片M，M與觸頭瞬間分開(kāi)，第1個(gè)小球開(kāi)始下落，M迅速恢復(fù)，電磁鐵又吸住第2個(gè)小球。當(dāng)?shù)?個(gè)小球撞擊M時(shí)，M與觸頭分開(kāi)，第2個(gè)小球開(kāi)始下落…….這樣，就可測(cè)出多個(gè)小球下落的總時(shí)間。

（1）在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)前應(yīng)將M調(diào)整到電磁鐵的正下方C．用直尺測(cè)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(dòng)敲擊M的同時(shí)按下秒表開(kāi)始計(jì)時(shí)（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)得小球下落的高度，10個(gè)小球下落的總時(shí)間，可求出重力加速度。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（3）某同學(xué)考慮到電磁鐵在每次斷電后需要時(shí)間磁性才消失，因此，每個(gè)小球的實(shí)際下落時(shí)間與它的測(cè)量時(shí)間相差。為消除實(shí)驗(yàn)誤差，他分別取高度和，測(cè)量個(gè)小球下落的總時(shí)間和。他是否可以利用這兩組數(shù)據(jù)消除對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響？（選填“可以”、“不可以”、“再進(jìn)行1組實(shí)驗(yàn)才可以”或“無(wú)法確定”）（4）如圖是興趣小組利用相機(jī)拍攝的小球自由下落的頻閃照片。相機(jī)每隔0.04s閃光一次。照片中的數(shù)字是小球距釋放點(diǎn)的距離。由本小題的已知條件和照片所給的信息，可以判斷出。

A．照片中數(shù)字的單位是mmB．小球受到的空氣阻力可以忽略C．無(wú)法求出小球運(yùn)動(dòng)到A位置的速度D．頻閃儀沒(méi)有恰好在釋放小球的瞬間閃光【水滴法測(cè)重力加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】器材：勻速滴水的水龍頭、擋板、停表、刻度尺步驟：1、在水龍頭下固定一塊擋板，使水一滴一滴連續(xù)地落在擋板上2、仔細(xì)調(diào)節(jié)水龍頭，使耳朵剛好聽(tīng)到前一個(gè)水滴滴在擋板上的同時(shí)，下一滴水剛好開(kāi)始落下3、量出水龍頭離擋板的高度，再用停表計(jì)時(shí)當(dāng)聽(tīng)到某一水滴在擋板上的聲音的同時(shí)，開(kāi)啟停表開(kāi)始計(jì)時(shí)，并數(shù)“1”每聽(tīng)到一次水滴聲便數(shù)一下，一直數(shù)到n，按下停表按鍵停止4、讀出停表示數(shù)t，利用以上數(shù)據(jù)救出g5、重復(fù)幾次實(shí)驗(yàn)，為減小誤差，改變h的數(shù)值，記錄在表格中°方法一：利用公式°°原理：滴水的周期就是水滴自由下落的時(shí)間，則T=EQ\F(1,n-1)°2(n-1)2ht2h=EQ\F(1,2)gT2得2(n-1)2ht2【水滴法測(cè)重力加速度舉一反三練習(xí)】12．學(xué)生課外實(shí)驗(yàn)小組使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量重力加速度大小。實(shí)驗(yàn)時(shí)，他們先測(cè)量分液漏斗下端到水桶底部的距離h;然后使漏斗中的水一滴一滴地下落，調(diào)整閥門使水滴落到桶底發(fā)出聲音的同時(shí)，下一滴水剛好從漏斗的下端滴落;用秒表測(cè)量第1個(gè)水滴落到桶底至第n個(gè)水滴落到桶底所用的時(shí)間t。（1）重力加速度大小可表示為g=(用h、n、t表示)。（2）如果某次實(shí)驗(yàn)中，h=0.90m，n=31，t=13.0s，則測(cè)得的重力加速度大小g=m/s2(保留2位有效數(shù)字)。（3）寫(xiě)出一條能提高測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確程度的建議：。13．某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)可以控制水瓶里的水以相同的時(shí)間間隔下落的裝置，利用頻閃照相機(jī)可以在一個(gè)畫(huà)面上記錄水滴下落的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程。已知該頻閃照相機(jī)的頻閃頻率為10赫茲，則如圖記錄的水滴之間時(shí)間間隔為，根據(jù)所學(xué)的知識(shí)求出該水瓶距離地面的高度h為，而實(shí)際測(cè)量出該水瓶距離地面的高度h1<h，你認(rèn)為是由什么因素導(dǎo)致的。（重力加速度g取10m/s2）14．一位學(xué)生設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)定自由落體加速度的實(shí)驗(yàn)。如圖所示，在一個(gè)敞口容器的底部插入一根細(xì)橡皮管，并裝上一個(gè)夾子，在其下方地面上放一個(gè)金