趣谈自由落体运动实验巧测物理量

王红艳

自由落体运动是一种非常重要的运动，也是匀变速直线运动在生活中的实例.物体只在重力的作用下，初速度为零的运动，叫做自由落体运动.自由落体运动是一种理想状态下的物理模型，如在地球引力作用下由静止状态开始下落的物体.地球表面附近，如不考虑大气阻力，在地球上的自由落体运动是匀加速直线运动，其加速度恒等于重力加速度g，自由落体的加速度即是一个不变的常量，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.要学习好自由落体运动，在实验的基础上，更能让学生理解和掌握自由落体运动的基本规律，本文从实际生活中常见的自由落体运动现象出发，巧利用运动规律进行求解相关的物理量，体现物理实验的趣味性和知识性.

一、测重力加速度

例1 某学生在学完自由落体运动后，通过实验来测量重力加速度：在自来水龙头下放一空罐头盒，调节水龙头，让水一滴一滴地流出，并调节到使第一滴水碰到盒底的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，且能依次持续下去，他现在的测量仪器只有直尺和秒表，请问他只需测定哪些物理量就可测量出重力加速度.

解析 根据自由落体的规律和所给的器材，应测出一滴水下落的高度h和时间，由于用秒表测一滴水下落的时间误差较大，可测量n滴水下落的时间t0，则每滴水自由下落的时间为t0n，又因为由h=12gt2，得重力加速度的表达式为g=2h（t0n）2=2hn2t20.因此，只需要测量n滴水下落的时间t0和水下落的高度h，即可测量出重力加速度.通过实验，可以讨论怎样减小测量误差等等.