Question

19．測(cè)定重力加速度的方法很多，某同學(xué)選用滴水法在暗室中用如圖1所示裝置做“測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)．實(shí)驗(yàn)器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根熒光刻度的米尺、頻閃儀．具體實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①在漏斗內(nèi)盛滿紅墨水，旋松螺絲夾子，水滴會(huì)以一定的頻率一滴滴地落下．
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(dòng)的水滴．
③用豎直放置的米尺測(cè)得各個(gè)水滴所對(duì)應(yīng)的刻度．
④采集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理．
（1）要在實(shí)驗(yàn)中看到空間有一串仿佛固定不動(dòng)的水滴的現(xiàn)象，其條件是A
A．頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率．
B．這是一種夢(mèng)幻效果，視覺暫留現(xiàn)象．
C．實(shí)驗(yàn)中水滴下落的高度必須是一定值．
D．水滴的質(zhì)量必須是一個(gè)嚴(yán)格要求的值．
（2）實(shí)驗(yàn)中觀察到水滴“固定不動(dòng)”時(shí)的閃光頻率為30Hz，某同學(xué)讀出其中部分比較遠(yuǎn)的水滴到第一個(gè)水滴的距離如圖2所示，根據(jù)數(shù)據(jù)測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓�加速度g=9.72m/s²；第8個(gè)水滴此時(shí)的速度v₈=2.27m/s．（結(jié)果都保留三位有效數(shù)字）
（3）該實(shí)驗(yàn)存在的系統(tǒng)誤差可能有（答出一條即可）：存在空氣阻力或滴水的頻率改變．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)頻閃儀頻率等于水滴滴落的頻率時(shí)，可看到一串仿佛固定不動(dòng)的水滴．
（2）該實(shí)驗(yàn)利用了自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)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�。�
（3）由于空氣阻力對(duì)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(shí)，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(dòng)的水滴，水滴下落的高度與水滴的質(zhì)量不一定是定值，故A正確，BCD錯(cuò)誤，故選：A．
（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，
重力加速度：g=$\frac{（9.19+8.09-5.93-7.03）×1{0}^{-2}}{4×（\frac{1}{30}）^{2}}$=9.72m/s²．
第8滴水的速度為：v₈=$\frac{{s}_{78}+{s}_{89}}{2T}$=$\frac{（7.03+8.09）×1{0}^{-2}}{2×\frac{1}{30}}$=2.27m/s；
（3）由于空氣阻力對(duì)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(huì)產(chǎn)生誤差．
故答案為：（1）A；（2）9.72，2.27；（3）存在空氣阻力或滴水的頻率改變．

點(diǎn)評(píng) 本題類似于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器通過紙帶測(cè)量加速度和速度，對(duì)于加速度，可以根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差，運(yùn)用逐差法進(jìn)行求解，對(duì)于速度，可以根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度進(jìn)行求解，實(shí)際上是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)重要推論的運(yùn)用．