Question

（1）在用打點計時器研究小車的勻變速直線運動的實驗中：
①某學(xué)生將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，實驗時得到一條紙帶．他在紙帶上便于測量的地方開始，每隔4個打點標(biāo)定一個計數(shù)點，共標(biāo)出了A、B、C、D、E五個連續(xù)的計數(shù)點（相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有標(biāo)出）．測量時發(fā)現(xiàn)B點已模糊不清，于是他測得AC長為14.56cm，CD長為11.15cm，DE長為13.73cm．則打下C點時小車的瞬時速度大小v_C=

 

 m/s，小車運動的加速度大小a=

 

m/s²．（均保留3位有效數(shù)字）

②如果在實驗過程中，交流電源的頻率變?yōu)?2Hz，而實驗者并不知道，仍然按50Hz來進(jìn)行計算，則其得出的加速度a的測量值與真實值相比，應(yīng)該

 

．（選填：“偏大”、“偏小”或“不變”）
③實驗中如果是通過懸掛鉤碼（借助滑輪和細(xì)線）來牽拉，使實驗小車做勻加速直線運動的，則是否需要記錄所懸掛鉤碼的質(zhì)量或重力？

 

（選填：“需要”或“不需要”）
（2）如圖（a）所示，用鐵架臺、彈簧和多個已知質(zhì)量且質(zhì)量相等的鉤碼，探究在彈性限度內(nèi)彈簧彈力與彈簧伸長長度的關(guān)系實驗．
①為完成實驗，還需要的實驗器材有：

 

；
②實驗中需要測量（記錄）的物理量有：

 

；
③圖（b）是彈簧所受彈力F與彈簧伸長長度x的F-x圖線，由此可求出彈簧的勁度系數(shù)為

 

N/m．圖線不過原點的原因是由于

 

．

Answer 1

分析：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C點時小車的瞬時速度大小．
根據(jù)實驗的原理：測量彈簧的彈力和伸長的長度來選擇器材．圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)．由胡克定律求出K．

解答：解：（1）①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，有：
v_C=

XAE

tAE

=0.986m/s
根據(jù)運動學(xué)公式得：△x=at²，
a=

XCE-XAC

4T2

=2.58m/s²．
②如果在某次實驗中，交流電的頻率52Hz，f＞50Hz，那么實際打點周期變小，
根據(jù)運動學(xué)公式△x=at²得：真實的加速度值就會偏大，
所以測量的加速度值與真實的加速度值相比是偏小
③實驗中如果是通過懸掛鉤碼（借助滑輪和細(xì)線）來牽拉，使實驗小車做勻加速直線運動的，不需要記錄所懸掛鉤碼的質(zhì)量或重力．
（2）①實驗需要測量彈簧伸長的長度，故需要刻度尺．
②實驗中需要測量（記錄）的物理量有：彈簧的原長、懸掛鉤碼個數(shù)  以及 與彈力（外力）對應(yīng)的彈簧長度
③圖線的物理意義是表明彈簧的彈力大小和彈簧伸長量大小成正比．
由k=

△F

△X

=200N/m．
由圖可知，當(dāng)F=0時，x=0.5cm，說明沒有掛重物時，彈簧有伸長，是由于彈簧自身的重力造成的．
故圖線不過原點的原因是由于彈簧有自重，實驗中沒有考慮（或忽略了）彈簧的自重．
故答案為：（1）①0.986，2.58
②偏小
③不需要
（2）①刻度尺
②彈簧的原長、懸掛鉤碼個數(shù)  以及 與彈力（外力）對應(yīng)的彈簧長度
③200N/m； 實驗中沒有考慮（或忽略了）彈簧的自重

點評：能夠知道相鄰的計數(shù)點之間的時間間隔；要注意單位的換算和有效數(shù)字的保留；同時熟練應(yīng)用勻變速直線運動的規(guī)律和推論解決問題．
在應(yīng)用胡克定律時，要首先轉(zhuǎn)化單位，知道圖線的斜率即為彈簧的勁度系數(shù)．