第1章 微专题1 测重力加速度的几种方法-【名师大课堂】2025年高考物理艺术生总复习必备（word教师用书）

微专题一　测重力加速度的几种方法 方法1　利用打点计时器测量 　某同学利用打点计时器测量学校实验室所在地的重力加速度，实验装置如图所示． (1)请指出该同学在实验操作中存在明显错误或不当的两处请写出来：__竖直提起系有重物的纸带，应使重物靠近计时器下端__、__打点计时器应使用交流电源__； (2)纠正以后，所用电源的频率为50 Hz，重新正确实验，取一条合适的纸带，现已测出所打点的间距如下：xOA＝2.35 cm、xAB＝2.74 cm、xBC＝3.13 cm、xCD＝3.51 cm、xDB＝3.91 cm、xEF＝4.29 cm，请你根据以上这条纸带求重力加速度g＝__9.7__ m/s2.(结果保留2位有效数字)； (3)该同学又查询了文献资料，可知学校实验室所在地的重力加速度为9.8 m/s2，你认为该同学出现误差的原因可能是__纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦阻力过大__(只填一个). 解析：(1)竖直提起系有重物的纸带，应使重物靠近计时器下端． 打点计时器应使用交流电源． (2)根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小为a＝＝9.7 m/s2. (3)重锤下落时的加速度比实际的重力加速度小，可能是纸带与打点计时器限位孔之间的摩擦阻力过大． 方法2　利用光电门测量 　安庆市一同学利用光电门测量安庆市的重力加速度，他先利用螺旋测微器测量小球直径，测量结果如图．再安装好实验设备，使直径为d的小球下落过程中球心通过光电门B.该学生通过断开电磁铁开关使小球从A点下落经过光电门，记录挡光时间Δt，并测出电磁铁下侧面到光电门的距离h. (1)用螺旋测微器测量小球直径，小球直径d＝__0.904_5/0.904_6/0.904_4__ cm； (2)重力加速度的表达式是____(用题中的字母表示)； (3)请你提出一种减小实验系统误差的方法__增大电磁铁到光电门的高度h(或选用同质量密度更大的小球)__． 解析：(1)螺旋测微器读数为d＝9 mm＋4.5×0.01 mm＝9.045 mm＝0.904 5 cm 由于最后一位是估读，答案在0.904 4 cm－0.904 6 cm之间即可． (2)小球下落到光电门B的位移为x＝h－ 经过光电门B的速度为v＝ 根据匀变速直线运动规律，有2gx＝v2 可得g＝. (3)选用同质量密度更大的小球减小空气阻力，或者增大电磁铁到光电门的高度h. 方法3　利用频闪照相法或滴水法测量 　小黄同学在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验，用到的实验器材有：分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪．具体实验步骤如下： ①在分液漏斗内盛满清水，旋松阀门，让水滴以一定的频率一滴滴的落下； ②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率，当频率为25 Hz时，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴； ③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度； ④处理数据，得出结论； (1)水滴滴落的时间间隔为__0.04__ s； (2)小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示，根据数据计算当地重力加速度g＝__9.69__ m/s2；D点处水滴此时的速度vD＝__2.48__ m/s；(结果均保留三位有效数字) (3)小黄同学怀疑自己的测量结果不是很符合当地的重力加速度值，于是他打开手机上的测量APP(phyphox)，利用其中的加速度传感器测出当地的重力加速度值为9.80 m/s2，你认为造成上述实验与手机加速度传感器测量有差别的原因是__存在空气阻力__(写出一种即可). 解析：(1)由于频率由大到小逐渐调节，第一次看到一串仿佛固定不动的水滴，说明闪光的时间间隔等于水滴的时间间隔，闪光的频率为25 Hz，因此时间间隔T＝＝0.04 s 故填0.04； (2)根据逐差法a＝＝×10-2 m/s2≈9.69 m/s2 故填9.69； 根据匀变速直线运动的规律vD＝＝×10-2 m/s＝2.48 m/s 故填2.48； (3)水滴下落时要受空气阻力作用，这可能是导致实验测得数据与手机加速度传感器测量有差别的原因之一，故填存在空气阻力． 方法4　利用传感器测量 　(2022·辽宁卷)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示).实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器．光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt. (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要__刻度尺__(填“天平”或“刻度尺”)； (2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示， 编号 1遮光带 2遮光带 3遮光带 … Δt/(×10-3 s) 73.04 38.67 30.00 … 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝__1.5__ m/s(结果保留两位有效数字)； (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝____(用d、Δt1、Δt2 表示)； (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：__光栅板下落受到空气阻力的作用__． 解析：(1)该实验测量重力加速度，不需要天平测质量；需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度，故需要刻度尺． (2)根据平均速度的计算公式可知，编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝＝＝1.5 m/s. (3)由于d很小，可以用遮光带通过光电传感器的平均速度代替瞬时速度， 所以有v1＝，v2＝ 由匀变速直线运动规律，v2＝v1＋g 可得g＝. (4)由于光栅板下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度． 学科网（北京）股份有限公司 $$