用打点计时器研究自由落体运动

1．用滴水法可以测定重力加速度的值，方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，使水一滴一滴持续地滴落到挡板上，如图所示，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一个水滴滴在挡板上的声音的同时，下一个水滴刚好开始下落．首先量出水龙头口离挡板的高度s，再用秒表计算，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3、…”一直数到“n”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为（1）相邻两次听到声音的时间间隔?t?__________．

（2）写出用上述测量方法计算重力加速度g的表达式： g?____________________． 2．某同学使用打点计时器测量当地的重力加速度。

（1）请完成以下主要实验步骤：按图甲安装实验器材并连接电源；竖直提起系有重物的纸带，使重物_________ (填“靠近”或“远离”)计时器下端；先__________，后________________，使重物自由下落；关闭电源，取出纸带；换新纸带重复实验。

（2）在实验操作和数据处理都正确的情况下，得到的结果仍小于当地重力加速度，主要原因是空气阻力和________________。

3．某同学用如图所示的装置测量重力加速度g，打下如图所示的纸带．如果在所选纸带上取某点为0号计数点，然后每隔4个点取一个计数点，相邻计数点之间的距离记为x1、x2、x3、x4、x5、x6. （1）实验时纸带的________端应和重物相连接．(选填“A”或“B”) （2）该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点间的时间间隔)： 方法A：由g1?方法B：由g1?t．

x3?x2x6?x5x2?x12

， ，…， 取平均值g=9.767 m/s； g?g?232223T3T3Tx5?x2x6?x3x4?x12

取平均值g=9.873 m/s. ，g?，g?232223T3T3T从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6中，对实验结果起作用的数据，方法A中有________；方法B中有______________．因此，选择方法________(填“A”或“B”)更合理． 4．某同学用电火花计时器（其打点周期T=0.02s）来测定自由落体的加速度。 （1）下列器材中，不需要的是___________（只需填选项字母）。 A．直尺 B．4～6V交流电源 C．天平 D．纸带

（2）实验中取纸带上的一段，点1、2、3……9为连续打出的，如图所示，由此测得加速度的大小为__m/s。（计算结果保留三位有效数字）

（3）当地的重力加速度大小为9.80m/s，测量值与实际值有差异的主要原因是____________________________________________________________________________。 5．在暗室中用图示装置做“测定重力加速度”的实验.

实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根带荧光刻度的米尺、频闪仪. 具体实验步骤如下：

①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴的落下.

②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到小逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛固定不动的水

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滴.

③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度. ④采集数据进行处理.

（1）实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时，频闪仪的闪光频率满足的条件是：频闪仪闪光频率_________（填“等于”或“不等于”）水滴滴落的频率 。

（2）若实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30Hz，某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图所示，根据数据测得小水滴下落的加速度也即当地重力加速度g =______m/s；第7个水滴此时的速度v7=___m/s.（结果都保留三位有效数字）.

6．某同学利用光电传感器设计了测定重力加速度的实验，实验装置如图1所示，实验器材有铁架台、光电计时器、小钢球等．铁架台上端固定一个电磁铁，通电时，小钢球被吸在电磁铁上，断电时，小钢球自由下落．

（1）先将光电门固定在A处，光电计时器记录下小球经过光电门的时间△t0，量出小球释放点距A的距离为h0，测出小球的直径d（d远小于 h0）．则小球运动到光电门处的瞬时速度v=________，当地的重力加速度为 g=________．（用题中所给字母表示）

（2）若某次实验时光电计时器记录下小钢球经过光电门的时间为0.5△t0，请你判断此时光电门距A处的距离△h=________．（用（1）中所给字母表示）

（3）由于直尺的长度限制，该同学改测光电门位置与其正上方固定点P（图中未画出）之间的距离h，并记录小球通过光电门的时间△t．移动光电门在竖直杆上的位置，进行多次实验．利用实验数据绘制出如图2所示的图象，已知图象斜率为k，纵截距为b，根据图象可知重力加速度g=________

7．某同学利用如图所示的实验装置测定重力加速度的大小，具体的操作和相应的数据记录如下： A．接通电磁铁的电源（图中未画出），让小铁球吸在开始端 B．用游标卡尺测出小铁球的直径为d=10.0 mm C．用刻度尺测出电磁铁下端到光电门的距离为L=82 cm D．电磁铁断电时，小铁球自由下落

（1）在小铁球经过光电门的时间内，计时装置记下小铁球经过光电门所用的时间为t=2.50×10 s，由此可得小铁球经过光电门的速度公式为v=_________（用题目中给的物理量的字母表示），速度大小为________m/s。 （2）计算重力加速度的公式为g=__________，重力加速度的值为________m/s。

8．图甲所示为某中学物理课外学习小组设计的测定当地重力加速度的实验装置,他们的主要操作如下: ①安装实验器材,调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上。

②打开试管夹,由静止释放小铁球,用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间t,并用刻度尺(图上未画出)测量出两个光电门之间的高度h,然后计算出小铁球通过两光电门间的平均速度v。

③固定光电门B的位置不变,改变光电门A的高度,重复②的操作。测出多组(h,t),并计算出对应的平均速度v。 ④画出v-t图象。 请根据实验,回答如下问题:

(1)设小铁球到达光电门B时的速度为vB,当地的重力加速度为g,则小铁球通过两光电门间的平均速度v的表达式为_________。(用vB、g和t表示) (2)实验测得的数据如表所示。

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实验次数 1 2 3 4 5 6 h/cm 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 t/s 0.028 0.059 0.092 0.131 0.176 0.235 v/(m·s-1) 3.57 3.39 3.26 3.05 2.84 2.55 请在图乙所示坐标纸上画出v-t图象________。 根据v-t图象,可以求得当地重力加速度g=___ m/s。(结果保留3位有数数字) 9．某同学利用如图甲所示的实验装置测量重力加速度． （1）可判断出固定重锤的是纸带的__端（填左右）

（2）该同学经正确操作得到如图乙所示的纸带，取连续的六个点，测得h1、h2、h3、h4、h5．若打点的频率为f，则打E点时速度为vE=__；

（3）若分别计算出各计数点对应的速度数值，并在坐标系中画出v与h的关系图线，如图丙所示，则重力加速度 g=__m/s．

（4）若当地的重力加速度为9.8m/s，你认为该同学存在误差的主要原因是___________________________． 10．某同学用下图所示装置测定重力加速度的大小，已知打点的频率为50Hz，请回答：

（1）除打点计时器（含纸带、复写纸）、重物、铁架台、夹子、导线及开关外，在下面的器材中，还必须使用的有____________（填选项代号）。 A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表

（2）打出的纸带如下图所示，可以判断实验时重物连接在纸带的________端．(选填“左”或“右”) （3）根据打点计时器打出的纸带，可以从纸带上直接得到的物理量是 ____________ A． 加速度 B．速度 C． 位移 D．平均速度

（4）已知纸带上记录的点为打点计时器连续打的点，打点计时器在打C点时物体的瞬时速度大小为_______m/s，所测得的重力加速度大小为______m/s．（结果保留两位小数）

（5）若当交流电的实际频率小于50 Hz时，仍按50 Hz计算，则测量的加速度值比真实的 加速度值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)．

11．某同学用如图甲所示测量自由落体加速度g，得到如图乙所示的一段纸带，他每两个点取一个计数点（已知交流电频率为50Hz），测得AB=7.65cm， BC=9.17cm．

(1)让重锤拉着一条纸带自由下落，通过打点计时器在纸带上打点，若要完成该实验，除图中的实验器材外，必需

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