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 。
( 1 )除图中所用的实验器材外,该实验还需要 (填 “ 天平 ” 或 “ 刻度尺 ” );
( 2 )该同学测得遮光带(透光带)的宽度为 ,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 | … |
| 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
(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 ,则重力加速度
(用 d 、
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: 。
刻度尺 1.5 光栅板受到空气阻力的作用
【详解】( 1 ) [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 ) [2] 根据平均速度的计算公式可知
( 3 ) [3] 根据匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的速度,有
可得
( 4 ) [4] 光栅板的长度明显,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。
自由落体运动:
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
自由落体运动的公式:
v=gt;h=gt2;v2=2gh。
运动性质:
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
自由落体加速度:
在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度。
物体做自由落体运动的条件:
①只受重力而不受其他任何力,包括空气阻力。
②从静止开始下落。
重力加速度g:
①方向:总是竖直向下的。
②大小:g=9.8m/s2,粗略计算可取g=10m/s2
③在地球上不同的地方,g的大小不同.g随纬度的增加而增大(赤道g最小,两极g最大),g随高度的增加而减小。
知识点拨:
自由落体运动的规律:
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以,匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。
小知识--重力加速度:
①把地球当做旋转椭球,重力加速度计算公式为:g=9.7803(1+0.0052884-0.0000059
2)m/s2
式中为物体所在处的地理纬度
②重力加速度还和物体离地面的高度h有关。当h远小于地球半径R时,
小知识—空气阻力:
空气阻力是物体在空气中运动时受到的阻力。空气阻力的大小与物体相对于空气的速度、物体的形状等都有很大的关系。
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