Question

12．在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的小車，牽引一條紙帶通過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，交流電源的頻率是50Hz，由紙帶上打出的某一點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)剪下一段紙帶，按如圖所示，每一條紙帶下端與x軸相重合，左邊與y軸平行，將紙帶不留間隙也不重疊地按長(zhǎng)短順序粘在坐標(biāo)系中：
（1）從下列所給器材中，選出本實(shí)驗(yàn)所需的器材有①④⑤⑥⑦⑨；
①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器�、谔炱健、鄣蛪褐绷麟娫础、芗�(xì)繩�、菁垘А、扌≤�  ⑦鉤碼    ⑧秒表�、嵋欢擞谢�輪的長(zhǎng)木板
（2）為達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，還缺少低壓交流電源，刻度尺．
（3）第三個(gè)0.1s內(nèi)中間時(shí)刻的速度是0.38m/s；（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）
（4）運(yùn)動(dòng)物體的加速度是0.075m/s²．（計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1、2）明確實(shí)驗(yàn)原理，了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)原理，從而確定需要的器材；
（3）本實(shí)驗(yàn)使用的方法是等效代替法解題，它們的長(zhǎng)度分別等于x=v_平均t，因?yàn)榧魯嗟募垘�所用的時(shí)間都是t=0.1s，即時(shí)間t相等，所以紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比；而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的速度，最后得出結(jié)論紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比．
（4）根據(jù)圖中數(shù)據(jù)做出v-t圖象，則圖象的斜率大小等于物體的加速度．

解答 解：（1）根據(jù)意可知，本實(shí)驗(yàn)應(yīng)需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、細(xì)繩、紙帶，小車、鉤碼以及長(zhǎng)木板，由于不需要測(cè)量質(zhì)量，故天平不需要，同時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要的時(shí)交流電源，故直流電源不需要；同時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身可以測(cè)量時(shí)間，故不需要秒表；故選擇：①④⑤⑥⑦⑨；
（2）由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要交流電源，故還缺少交流電源，同時(shí)為了進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量，應(yīng)需要刻度尺；
（3）它們的長(zhǎng)度分別等于x=v_平均t，因?yàn)榧魯嗟募垘�所用的時(shí)間都是t=0.1s，即時(shí)間t相等，所以紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比；而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的速度，
即在第3個(gè)0.1s內(nèi)的位移為x=37.5mm=0.0375m，間時(shí)刻的速度為：v=$\frac{0.0375}{0.1}$m/s=0.38m/s
（3）如圖所示即相當(dāng)于物體的速度-時(shí)間圖象，則斜率即為加速度，橫坐標(biāo)每一紙帶的寬度代表0.1s

故：a=$\frac{0.060-0.0225}{0.55-0.05}$m/s²=0.075m/s²
故答案為：（1）①④⑤⑥⑦⑨；（2）低壓交流電源，刻度尺；（3）0.38；（4）0.075

點(diǎn)評(píng) 本題注意采用的方法就是一般的利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量加速度的實(shí)驗(yàn)原理，要求能知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，根據(jù)電流方向的變化間隔打點(diǎn)，熟練使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比，還等于各段紙帶中間時(shí)刻的速度之比，即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻速度之比．這種等效替代的方法減小了解題難度．