Question

某實驗小組采用如圖1所示的裝置探究“小車速度隨時間變化的規(guī)律”，圖中小車可放置砝碼．實驗中，小車碰到制動裝置時，鉤碼尚未到達地面，打點計時器工作頻率為50Hz．

（1）實驗的部分步驟如下：
①在小車放入砝碼，把紙帶穿過打點計時器，連在小車后端，用細繩連接小車和鉤碼；
②將小車停在打點計時器附近，

 

，

 

，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，

 

；
③改變鉤碼或小車中砝碼的數(shù)量，更換紙帶，重復②的操作．
（2）如圖2所示是鉤碼質(zhì)量為0.03kg、砝碼質(zhì)量為0.02kg時得到的一條紙帶，在紙帶上選擇起始點O及A、B、C、D和E五個計數(shù)點，可獲得各計數(shù)點到O的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v，請將C點的測量結(jié)果填在表格中的相應位置．
       表1紙帶的測量結(jié)果

測量點	s/cm	v/（m?s-1）
0	0.00	0.35
A	1.51	0.40
B	3.20	0.45
C
D	7.15	0.54
E	9.41	0.60

（3）如圖3所示，在坐標紙上畫出小車的速度-時間圖象（以0點為計時起點，豎直坐標以0.30m/s開始）．
（4）根據(jù)速度-時間圖象判斷小車做的是

 

直線運動．
（5）小車的加速度大小為

 

 m?s^-2．（小數(shù)點后保留兩位）

Answer 1

分析：了解打點計時器的使用規(guī)則，為了提高紙帶的利用率，實驗時要先打點后釋放小車；
小車在鉤碼的作用下拖動紙帶在粗糙水平面上做勻加速直線運動，運用勻變速直線運動的規(guī)律，通過對紙帶計數(shù)點處理可算出各點的速度大小及發(fā)生的位移．
運用描點法在坐標紙上畫出小車的速度-時間圖象．v-t圖象斜率代表物體的加速度，根據(jù)v-t圖象求出加速度．

解答：解：（1）實驗時為了提高紙帶的利用率，盡量多的在紙帶上打點，因此將小車停在打點計時器附近，接通電源，釋放小車，小車拖動紙帶，打點計時器在紙帶上打下一列點，斷開開關(guān)．
（2）C到O距離為：s_OC=6.08-1.00cm=5.08cm；
由勻變速直線運動規(guī)律得：v_C=

vB+vD

2

=

0.45+0.54

2

m/s=0.49m/s
（3）根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度得
v_A=

XOB

2T

=

0.0320

2T

=0.40m/s
所以相鄰計數(shù)點的時間間隔T=0.04s
運用描點法在坐標紙上畫出小車的速度-時間圖象：

（4）根據(jù)速度-時間圖象看出是一條傾斜的直線，所以小車做的是勻加速直線運動．
（5）根據(jù)v-t圖象求出圖形的斜率k，v-t圖象斜率代表物體的加速度．
所以小車加速度a=k=

△v

△t

=

0.60-0.35

0.04×5

=1.25m/s²．
故答案為：（1）②接通電源、釋放小車，斷開開關(guān)
（2）5.08，0.49
（3）如圖
（4）勻加速
（5）1.25

點評：通過實驗來小車速度隨時間變化的規(guī)律，一是培養(yǎng)學生的動手能力，二是更能讓學生理解運動學規(guī)律在實驗中的應用．
利用v-t圖象求解加速度時，應在直線上找相距較遠的兩點求直線的斜率，可減小誤差．
要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留．