Question

2．在暗室中用圖1示裝置做“測定重力加速度”的實驗．
實驗器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀．
具體實驗步驟如下：
①在漏斗內(nèi)盛滿清水，旋松螺絲夾子，水滴會以一定的頻率一滴滴的落下．
②用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴流照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴．
③用豎直放置的米尺測得各個水滴所對應(yīng)的刻度．
④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．
（1）實驗中看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率滿足的條件是：
頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率．
（2）實驗中觀察到水滴“固定不動”時的閃光頻率為30Hz，某同學(xué)讀出其中比較圓
的水滴到第一個水滴的距離如圖2，根據(jù)數(shù)據(jù)測得當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.72m/s²；第8個水滴此時的速度v₈=2.27m/s（結(jié)果都保留三位有效數(shù)字）．

（3）該實驗存在的系統(tǒng)誤差可能有（答出一條即可）：存在空氣阻力（或水滴滴落的頻率變化）．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時，可看到一串仿佛固定不動的水滴．
（2）該實驗利用了自由落體運動的規(guī)律，根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律可以求出水滴C的速度，利用逐差法可以求出重力加速度的大小．
（3）由于空氣阻力對水滴的作用，水滴不是嚴(yán)格的自由落體．

解答 解：（1）頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時，則每滴下來的一滴水，頻閃儀都在相同的位置記錄，故可看到一串仿佛固定不動的水滴．
（2）s₆₇=19.36-13.43=5.93cm，s₇₈=26.39-19.36=7.03cm，s₈₉=34.48-26.39=8.09cm，s₉₀=43.67-34.48=9.19cm，
由逐差法可得：g=$\frac{0.0919+0.0809-0.0593-0.0703}{4×（\frac{1}{30}）^{2}}$ m/s²=9.72m/s²．
第8滴水的速度為：v₈=$\frac{{s}_{78}+{s}_{89}}{2T}$=$\frac{0.0703+0.0809}{2×\frac{1}{30}}$ m/s=2.27m/s．
（3）由于空氣阻力對水滴的作用，水滴不是嚴(yán)格的自由落體；或者滴水的頻率改變了，都會產(chǎn)生誤差．
故答案為：（1）頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率；（2）9.72，2.27；（3）存在空氣阻力（或水滴滴落的頻率變化）．

點評 本題關(guān)鍵是了解實驗的原理，掌握求解平均速度的方法，理解逐差法計算加速度，注意頻閃的周期不是0.02s．