Question

4．某同學(xué)利用“研究勻變速直線運動”的實驗裝置來測量一個質(zhì)量為m=50g的重錘下落時的加速度值，實驗中使用的是電磁打點計時器．該學(xué)生將重錘固定在紙帶下端，讓紙帶穿過打點計時器，實驗裝置如圖1所示．

（1）以下是該同學(xué)正確的計算過程，請?zhí)顚懫渲械目瞻撞糠郑?br />重錘下落后，該同學(xué)取下紙帶，取其中的一段標出計數(shù)點如圖2所示，測出相鄰計數(shù)點間的距離分別為x₁=2.60cm，x₂=4.14cm，x₃=5.69cm，x₄=7.22cm，x₅=8.75cm，x₆=10.29cm，已知打點計時器的打點間隔T=0.02s，為了盡量減小誤差，則計算重錘運動加速度的表達式為a=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{36{T}^{2}}$，代入數(shù)據(jù)，可得加速度大小a=9.60m/s²（計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．
（2）該同學(xué)從實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重錘下落時的加速度與實際的重力加速度不相等，為了有效地縮小這個實驗測得的加速度與實際的重力加速度之差，請你提出一個有效的改進方法：將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者換用電火花打點計時器或改用頻閃照相法．

Answer 1

分析 根據(jù)逐差法，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差 是一恒量可以求出物體運動的加速度大�。桓鶕�(jù)實驗原理可知，造成該實驗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）根據(jù)勻變速直線運動的推論△x=aT²，有：
x₆-x₃=3a₁（2T）²…①
x₅-x₂=3a₂（2T）²…②
x₄-x₁=3a₃（2T）²…③
a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）=$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{36{T}^{2}}$
代入數(shù)據(jù)解得：a=9.60m/s²．
（2）根據(jù)實驗原理可知，造成該實驗誤差的主要原因是物體下落過程中存在摩擦阻力，
為了有效地縮小這個實驗測得的加速度與實際的重力加速度之差，有效的改進方法是：將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者換用電火花打點計時器或改用頻閃照相法．
故答案為：（1）$\frac{（{x}_{4}+{x}_{5}+{x}_{6}）-（{x}_{1}+{x}_{2}+{x}_{3}）}{36{T}^{2}}$，9.60；（2）將重錘換成較大質(zhì)量的重錘或者換用電火花打點計時器或改用頻閃照相法

點評 明確實驗原理，能根據(jù)作差法求出加速度，會分析實驗誤差，對于基礎(chǔ)實驗要親自動手進行實際操作，同時加強利用基本物理規(guī)律解決實驗問題的能力．