Question

20．某同學(xué)利用圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，探究物塊在水平桌面上的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，物塊在重物的牽引下開始運(yùn)動(dòng)，重物落地后，物塊再運(yùn)動(dòng)一段距離停在桌面上（尚未到達(dá)滑輪處），從紙帶上便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每隔4個(gè)點(diǎn)取1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離如圖2所示．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源的頻率為50Hz．（計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）

（1）通過分析紙帶數(shù)據(jù)，可判斷物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻開始減速．
（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的速度大小v₅=1.00m/s，計(jì)數(shù)點(diǎn)6對(duì)應(yīng)的速度大小v₆=1.20m/s．
（3）物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小a=2.00m/s²，打計(jì)數(shù)點(diǎn)11后物體在桌面上運(yùn)動(dòng)的位移為3.24cm．

Answer 1

分析 （1）由紙帶兩個(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間相同，若位移逐漸增大，表示物體做加速運(yùn)動(dòng)，若位移逐漸減小，則表示物體做減速運(yùn)動(dòng)；
（2）用平均速度代替瞬時(shí)速度的方法求解瞬時(shí)速度；
（3）用作差法求解減速過程中的加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，即可求解計(jì)數(shù)點(diǎn)11后物體在桌面上運(yùn)動(dòng)的位移大�。�

解答 解：（1）從紙帶上的數(shù)據(jù)分析得知：在點(diǎn)計(jì)數(shù)點(diǎn)6之前，兩點(diǎn)之間的位移逐漸增大，是加速運(yùn)動(dòng)，在計(jì)數(shù)點(diǎn)7之后，兩點(diǎn)之間的位移逐漸減小，是減速運(yùn)動(dòng)，所以物塊在相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)6和7之間某時(shí)刻開始減速；
（2）根據(jù)平均速度等于中時(shí)刻的瞬時(shí)速度，則有：v₅=$\frac{{x}_{46}}{2T}$=$\frac{0.0900+0.1101}{0.2}$≈1.00m/s
因v₅=$\frac{{v}_{4}+{v}_{6}}{2}$，且v₄=$\frac{{v}_{3}+{v}_{5}}{2}$，解得：v₆=1.20m/s
（3）由紙帶可知，計(jì)數(shù)點(diǎn)7往后做減速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)作差法得：
a=$\frac{0.046+0.066-0.0861-0.1060}{4×0．{1}^{2}}$=-2.00m/s²．
所以物塊減速運(yùn)動(dòng)過程中加速度的大小為2.00m/s²
同理，則${v}_{10}=\frac{0.0660+0.0460}{2×0.1}$=0.56m/s
因此從計(jì)數(shù)點(diǎn)10后，物體發(fā)生的位移大小為x=$\frac{0-{v}_{10}^{2}}{2a}$=$\frac{0-0.5{6}^{2}}{2×（-2）}$=0.0784m=7.84cm
那么打計(jì)數(shù)點(diǎn)11后物體在桌面上運(yùn)動(dòng)的位移大小為x′=7.84-4.60=3.24cm
故答案為：（1）6和7；（2）1.00，1.20；（3）2.00，3.24．

點(diǎn)評(píng) 要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．