趣談自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)巧測(cè)物理量

王紅艷

自由落體運(yùn)動(dòng)是一種非常重要的運(yùn)動(dòng)，也是勻變速直線運(yùn)動(dòng)在生活中的實(shí)例.物體只在重力的作用下，初速度為零的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng).自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想狀態(tài)下的物理模型，如在地球引力作用下由靜止?fàn)顟B(tài)開始下落的物體.地球表面附近，如不考慮大氣阻力，在地球上的自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，其加速度恒等于重力加速度g，自由落體的加速度即是一個(gè)不變的常量，自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).要學(xué)習(xí)好自由落體運(yùn)動(dòng)，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更能讓學(xué)生理解和掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，本文從實(shí)際生活中常見的自由落體運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象出發(fā)，巧利用運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行求解相關(guān)的物理量，體現(xiàn)物理實(shí)驗(yàn)的趣味性和知識(shí)性.

一、測(cè)重力加速度

例1 某學(xué)生在學(xué)完自由落體運(yùn)動(dòng)后，通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)量重力加速度：在自來水龍頭下放一空罐頭盒，調(diào)節(jié)水龍頭，讓水一滴一滴地流出，并調(diào)節(jié)到使第一滴水碰到盒底的瞬間，第二滴水正好從水龍頭口開始下落，且能依次持續(xù)下去，他現(xiàn)在的測(cè)量?jī)x器只有直尺和秒表，請(qǐng)問他只需測(cè)定哪些物理量就可測(cè)量出重力加速度.

解析 根據(jù)自由落體的規(guī)律和所給的器材，應(yīng)測(cè)出一滴水下落的高度h和時(shí)間，由于用秒表測(cè)一滴水下落的時(shí)間誤差較大，可測(cè)量n滴水下落的時(shí)間t0，則每滴水自由下落的時(shí)間為t0n，又因?yàn)橛蒱=12gt2，得重力加速度的表達(dá)式為g=2h（t0n）2=2hn2t20.因此，只需要測(cè)量n滴水下落的時(shí)間t0和水下落的高度h，即可測(cè)量出重力加速度.通過實(shí)驗(yàn)，可以討論怎樣減小測(cè)量誤差等等.