Question

某同學(xué)用如圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車在斜面上的運(yùn)動，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

a．安裝好實(shí)驗(yàn)器材．
b．接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板  斜面向下運(yùn)動，重復(fù)幾次．選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，舍去開始密集的點(diǎn)跡，從便于測量的點(diǎn)開始，每兩個打點(diǎn)間隔取一個計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中0、1、2、…6點(diǎn)所示．
c．測量1、2、3…6計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：S₁、S₂、S₃…S₆．
d．通過測量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車沿平板做勻加速直線運(yùn)動．
e．分別計(jì)算出S₁、S₂、S₃…S₆與對應(yīng)時間的比值

S1

t1

、

S2

t2

、

S3

t3

…

S6

t6

．
f．以

S

t

為縱坐標(biāo)，t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出

S

t

與對應(yīng)時間t的坐標(biāo)點(diǎn)，畫出

S

t

-t圖線．
結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請你完成下列任務(wù)：
①實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有

A

和

C

．（器材填選項(xiàng)的字母代號）
A．電壓合適的50Hz交流電源   B．電壓可調(diào)的直流電源     C．刻度尺
D．秒表                   E．天平                  F．重錘
②將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖3所示，則S₂=

2.98（2.97～2.99）

cm．

③該同學(xué)在如圖4中已標(biāo)出l、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)，請你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫出

S

t

-t圖．
④根據(jù)

S

t

-t圖線判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時，小車的速度v₀=

0.16～0.20

m/s；它在斜面上運(yùn)動的加速度a=

4.50～5.10

m/s²．

Answer 1

分析：①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理可知需要的儀器；
②刻度尺的讀數(shù)需要估讀，在讀數(shù)時要注意；
③利用描點(diǎn)法可以正確畫出圖象；
④根據(jù)運(yùn)動學(xué)公式求出據(jù)

S

t

與t的函數(shù)關(guān)系，結(jié)合數(shù)學(xué)知識明確斜率和截距的含義即可正確解答．

解答：解：①實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列的器材中，必須使用的有電壓合適的50Hz交流電源給打點(diǎn)計(jì)時器供電，需要用刻度尺測量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離處理數(shù)據(jù)，故選AC．
②根據(jù)刻度尺的示數(shù)可知，s₂=2.98cm，由于需要估讀因此在范圍2.97～2.99cm內(nèi)均正確．
③利用描點(diǎn)法得出圖象以及2、5兩個計(jì)數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)如下所示：

④由s=v0t+

1

2

at2得：

s

t

=v0+

1

2

at，因此

s

t

-t圖線為傾斜的直線．
根據(jù)

s

t

-t圖線與

s

t

的交點(diǎn)，得出在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時，小車的速度v₀=0.19m/s，在范圍內(nèi)0.16～0.20m/s內(nèi)均正確；
由于

s

t

表示中間時刻速度，所以

s

t

-t圖線的時間擴(kuò)大為原來的兩倍，
根據(jù)

s

t

-t圖線的斜率求出它在斜面上運(yùn)動的加速度a=4.70 m/s²．在范圍4.50～5.10m/s²內(nèi)均正確．
答：①AC，②2.98（2.97～2.99）；③如圖所示；④0.16～0.20，4.50～5.10．

點(diǎn)評：注意單位的換算和有效數(shù)字的保留，不同的尺有不同的精確度，注意精確度問題和估讀，加強(qiáng)基礎(chǔ)物理規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．