伽利略斜面实验被誉为物理学史上最美实验之一、研究小组尝试使用等时性良好的“节拍法”来重现伽利略的斜面实验,研究物体沿斜面运动的规律。实验所用节拍频率是每秒2拍,实验装置如图(a)所示。在光滑倾斜的轨道上装有可沿轨道移动的框架,框架上悬挂轻薄小金属片,滑块下滑撞击金属片会发出“叮”的声音(金属片对滑块运动的影响可忽略)。实验步骤如下:
①从某位置(记为A0)静止释放滑块,同时开始计拍调节框架的位置,使相邻金属片发出的“叮”声恰好间隔1个拍,并标记框架在轨道上的位置A1、A2、A3……;
②测量A1、A2、A3……到A0的距离s1、s2、s3……如图(b)所示。
③将测量数据记录于下表,并将节拍数n转换成对应时间t的平方。
n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
s/cm | 9.5 | 38.5 | 86.2 | 153.2 | 240.3 | 346.4 |
t2/s2 | 0.25 | 1.00 | C | 4.00 | 6.25 | 9.00 |