Question

【題目】自由落體儀如圖所示，其主體是一個有刻度尺的立柱，其上裝有磁式吸球器、光電門1、光電門2、捕球器、小鋼球。利用自由落體儀測量重力加速度實驗步驟如下：

①將自由落體儀直立于水平地面上，調節水平底座使立柱豎直，固定好吸球器；

②適當調節兩光電門1、2的位置，由刻度尺讀出兩光電門的高度差為h1，用吸球器控制使小球自由下落，由光電計時器讀出小球由光電門1到光電門2的時間，重復數次，求出時間的平均值為t1；

③光電門1不動，光電門2的位置下移，再用刻度尺讀出兩光電門的高度差為h2，用吸球器控制使小球自由下落，由光電計時器讀出小球由光電門1到光電門2的時間，重復數次，求出時間的平均值為t2；

④計算重力加速度值g。請回答下列問題：

（1）在步驟③中光電門1的位置保持不動的目的是_____________________。

（2）若小球到達光電門1時的速度為v1，當地重力加速度為g，則小球通過兩光電門間平均速度v的表達式為________。（用v1、g和t1表示）

（3）用測得的物理量表示重力加速度值g=________。（用h1、h2和t1、t2表示）

Answer 1

【答案】保證每次通過光電門 1 時的速度相同

【解析】

（1）[1]．由刻度尺讀出兩光電門的高度差為 h1，由光電計時器讀出小球從光電門 1 到光電門 2 的時間，重復數次，求出時間的平均值為 t1。

根據勻變速直線運動位移時間公式得：

h1=v0t1+ ，

光電門 1 不動，改變光電門 2 的位置，由刻度尺讀出兩光電門的高度差為 h2，根據勻變速直線運動位移時間公式得：

h2=v0t2+

所以光電門 1 的位罝保持不動的目的是保證小球初速度相同，即每次通過光電門 1 時的速度相同。

（2）[2]．根據勻變速直線運動的平均速度公式有：

v==；

（3）[3]．根據勻變速直線運動位移時間公式得：

h1=v0t1+

h2=v0t2+

解得：

g=；