Question

15．如圖甲所示，一位同學利用光電計時器等器材做“測量重力加速度”的實驗．有一直徑為d、質量為m的金屬球由A處由靜止釋放，下落過程中能通過A處正下方、固定于B處的光電門，測得AB間的距離為H（H＞＞d），光電計時器記錄下金屬球通過光電門的時間為t，當?shù)氐闹亓�加速度為g．則：
（1）如圖乙所示，用游標卡尺測得金屬球的直徑d=7.25mm．
（2）金屬球經過光電門B時的速度表達式為$\frachu7rla9{t}$．
（3）多次改變高度H，重復上述實驗，作出$\frac{1}{t^2}$隨H的變化圖象如圖丙所示，當圖中已知量t₀、H₀和金屬球的直徑d則重力加速度的表達式為$\frac{d^2}{{2{H_0}t_0^2}}$（用字母d、t₀、H₀表示）
（4）若實驗中發(fā)現(xiàn)重力加速度的測量值總小于當?shù)氐闹亓�加速度的實際值，產生這種結果的原因可能是空氣阻力的影響（填一種原因即可）．

Answer 1

分析 由題意可知，本實驗采用光電門利用平均速度法求解落地時的速度；則根據(jù)機械能守恒定律可知，當減小的機械能應等于增大的動能；由原理即可明確注意事項及數(shù)據(jù)的處理等內容．

解答 解：（1）由圖可知，主尺刻度為7mm；游標對齊的刻度為5；故讀數(shù)為：7+5×0.05=7.25mm；
（2）已知經過光電門時的時間小球的直徑；則可以由平均速度表示經過光電門時的速度；故v=$\fraco8nuojq{t}$
（3）若減小的重力勢能等于增加的動能時，可以認為機械能守恒；
則有：mgH=$\frac{1}{2}$mv²；
即：2gH₀=（$\fracl0bsstc{{t}_{0}}$）²
解得：g=$\frac{d^2}{{2{H_0}t_0^2}}$；
（4）根據(jù)g=$\frac{d^2}{{2{H_0}t_0^2}}$，由于該過程中有阻力，運動變慢，而高度越高，運動時間相對影響越長；故空氣阻力的影響；
故答案為：
（1）7.25           （2）$\fracdh26drs{t}$
（3）$\frac{d^2}{{2{H_0}t_0^2}}$     （4）空氣阻力的影響

點評 本題為創(chuàng)新型實驗，要注意通過分析題意明確實驗的基本原理才能正確求解．