Question

10．某同學用圖1所示的實驗裝置研究小車在斜面上的運動．實驗步驟如下：

a．安裝好實驗器材．
b．接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿平板斜面向下運動，重復幾次．選出一條點跡比較清晰的紙帶，舍去開始密集的點跡，從便于測量的點開始，每兩個打點間隔取一個計數(shù)點，如下圖中0、1、2…6點所示．
c．測量1、2、3…6計數(shù)點到0計數(shù)點的距離，分別記作：S₁、S₂、S₃…S₆．
d．通過測量和計算，該同學判斷出小車沿平板做勻加速直線運動．
e．分別計算出S₁、S₂、S₃…S₆與對應時間的比值$\frac{S_1}{t_1}、\frac{S_2}{t_2}、\frac{S_3}{t_3}…\frac{S_6}{t_6}$．
f．以$\frac{S}{t}$為縱坐標、t為橫坐標，標出$\frac{S}{t}$與對應時間t的坐標點，劃出$\frac{S}{t}$-t圖線．
結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務：
①實驗中，除打點及時器（含紙帶、復寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有A和C．（填選項代號）
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計數(shù)點對齊，0、1、2、5計數(shù)點所在位置如圖3所示，則S₂=3.00cm，S₅=13.20cm．
③該同學在圖4中已標出1、3、4、6計數(shù)點對應的坐標，請你在該圖中標出與2、5兩個計數(shù)點對應的坐標點，并畫出$\frac{S}{t}$-t圖．
④根據(jù)$\frac{S}{t}$-t圖線判斷，在打0計數(shù)點時，小車的速度v₀=0.18m/s；它在斜面上運動的加速度a=4.83m/s²．

Answer 1

分析 根據(jù)實驗的原理確定所需測量的物理量，從而確定所需的器材．
刻度尺的讀數(shù)需要讀到最小刻度的下一位；
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上各點的瞬時速度大小，并根據(jù)位移時間公式，推導出$\frac{S}{t}$-t圖象的表達式進行分析．

解答 解：①實驗中，除打點計時器（含紙帶、復寫紙）、小車、平板、鐵架臺、導線及開關外，在下列的器材中，必須使用的有電壓合適的50Hz交流電源給打點計時器供電，需要用刻度尺測量計數(shù)點之間的距離處理數(shù)據(jù)，故選AC，
②將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計數(shù)點對齊，0、1、2、5計數(shù)點所在位置如圖3乙所示，則：S₂=3.00cm，S₅=13.20cm，
③根據(jù)各計數(shù)點對應的坐標點，畫出$\frac{S}{t}$-t圖線如圖：

④由圖可得：v₀=0.18m/s；
由于勻變速直線運動的中間時刻的速度等于平均速度，
所以$\frac{{S}_{1}}{{t}_{1}}$、$\frac{{S}_{2}}{{t}_{2}}$、$\frac{{S}_{3}}{{t}_{3}}$、…、$\frac{{S}_{6}}{{t}_{6}}$ 分別是$\frac{{t}_{1}}{2}$、$\frac{{t}_{2}}{2}$、$\frac{{t}_{3}}{2}$、$\frac{{t}_{4}}{2}$、$\frac{{t}_{5}}{2}$、$\frac{{t}_{6}}{2}$ 時刻的瞬時速度，
則$\frac{S}{t}$-t圖象相當于v-$\frac{t}{2}$圖象，
所以加速度a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{2\frac{△S}{△t}}{△t}$=$\frac{2×（0.760-0.180）}{24×1{0}^{-2}}$=4.83m/s²．
故答案為：①A、C；②3.00，13.20；③如上圖所示；④0.18，4.83．

點評 關于基本儀器的使用和工作原理，我們不僅從理論上學習它，還要從實踐上去了解它，自己動手去做做，以加強基本儀器的了解和使用，同時要加強利用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用，提高解決問題能力，注意有效數(shù)字與小數(shù)點的區(qū)別．