Question

9．如圖1所示，將打點計時器固定在鐵架臺上，使重物帶動紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測定重力加速度．

（1）所需器材有：電磁打點計時器、紙帶、復寫紙、帶鐵夾的鐵架臺和帶夾子的重物，此外還需CD（填字母代號）中的器材．
A．直流電源
B．天平及砝碼
C．4至6V交流電源
D．毫米刻度尺
（2）下列實驗操作步驟正確的是BC
A．實驗所用的重物可用實心泡沫球
B．應調(diào)整打點計時器，使其兩限位孔連線在豎直方向
C．實驗時應先使重物靠近打點計時器
D．實驗時先釋放小球后再接通電源
（3）實驗中得到的一條紙帶如圖2所示，從比較清晰的點起，每2個點取一個計數(shù)點（打點計時器所接電源頻率為50Hz），分別標明0、1、2、3、4．測得x₁=29.3mm，x₂=45.6mm，x₃=60.3mm，x₄=76.2mm，則物體在打下點2時的速度大小為1.32m/s，物體的加速度大小為9.63m/s²．該實驗中測得的重力加速度偏小，其主要原因是實驗中存在摩擦力及空氣的阻力．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的測量器材．
（2）根據(jù)實驗的原理以及操作中的注意事項確定正確的操作步驟．
（3）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點2的瞬時速度，根據(jù)連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之差是一恒量求出物體的加速度大�。�

解答 解：（1）實驗中打點計時器需要4-6V的交流電源，需要用刻度尺測量點跡間的距離，從而求解瞬時速度和加速度，實驗中不需要測量質(zhì)量，則不需要天平和砝碼．故選：CD．
（2）A、實驗所用的重物應質(zhì)量大一些，故A錯誤．
B、實驗時應調(diào)整打點計時器，使其兩限位孔連線在豎直方向，故B正確．
C、實驗時應先使重物靠近打點計時器，故C正確．
D、實驗時應先接通電源，再釋放小球，故D錯誤．
故選：BC．
（3）點2的瞬時速度${v}_{2}=\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$=$\frac{（45.6+60.3）×1{0}^{-3}}{2×0.04}$m/s=1.32m/s，根據(jù)△x=aT²，運用逐差法得，物體的加速度a=$\frac{{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（60.3+76.2-29.3-45.6）×1{0}^{-3}}{4×0.0{4}^{2}}$m/s²=9.63m/s²．
該實驗中測得的重力加速度偏小，其主要原因是實驗中存在摩擦力及空氣的阻力．
故答案為：（1）CD；（2）BC；（3）1.32；9.63；實驗中存在摩擦力及空氣的阻力．

點評 解決本題的關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，主要是勻變速直線運動推論的運用．