我国舰载飞机在“辽宁舰”上成功着舰后，某课外活动小组对舰载飞机利用阻拦索着舰的力学问题很感兴趣。他们找来了木板、钢球、铁钉、橡皮条以及墨水，制作了如图所示的装置，准备定量研究钢球在橡皮条阻拦下前进的距离与被阻拦前速率的关系。要达到实验目的，需直接测量的物理量是钢球由静止释放时的            和在橡皮条阻拦下前进的距离，还必须增加的一种实验器材是            。忽略钢球所受的摩擦力和空气阻力，重力加速度已知，根据           定律(定理)，可得到钢球被阻拦前的速率。