Question

4．物理小組在一次探究活動中測量滑塊的加速度．實驗裝置如圖甲所示，一表面粗糙的木板固定在水平桌面上，一端裝有定滑輪；木板上有一滑塊，其一端與穿過電磁打點計時器的紙帶相連，另一端通過跨過定滑輪的細線與托盤連接．打點計時器使用的交流電源的頻率為50Hz．開始實驗時，在托盤中放入適量砝碼，滑塊開始做勻加速運動，在紙帶上打出一系列點．圖乙給出的是實驗中獲取的一條紙帶的一部分，從比較清晰的點跡起，在紙帶上標出連續(xù)的5個計數(shù)點A、B、C、D、E，每相鄰兩計數(shù)點間還有4個打點（圖中未標出），測出各計數(shù)點到A點之間的距離如圖所示．根據(jù)圖中數(shù)據(jù)計算：（保留兩位有效數(shù)字），請完成下列小題：

①打C點時滑塊的速度的大小為0.54m/s；
②滑塊的加速度a=1.0 m/s²；
③若在實驗過程中交流電的頻率超過50Hz，但計算時頻率還是用50Hz，由此計算出的加速度值將偏小 （填“偏大”、“偏小”或“不變”）．

Answer 1

分析 根據(jù)某段時間內(nèi)的平均速度等于中間時刻的瞬時速度求出C點的速度，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量，運用逐差法求出加速度．
根據(jù)打點周期的測量誤差，結(jié)合△x=aT²得出加速度的測量誤差．

解答 解：①打C點時滑塊的速度的大小為${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{（14.70-3.90）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=0.54m/s．
②根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得，加速度a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}=\frac{（21.60-8.79-8.79）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=1.0m/s²．
③若在實驗過程中交流電的頻率超過50Hz，則打點的實際周期小于0.02s，但計算時頻率還是用50Hz，導致周期的測量值偏大，根據(jù)a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$知，加速度的測量值偏�。�
故答案為：①0.54     ②1.0   ③偏小

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會通過紙帶求解瞬時速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線運動推論的運用．