Question

16．關(guān)于“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)：
（1）實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、一端帶定滑輪的長(zhǎng)木板、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有AC．（填選項(xiàng)代號(hào)，不止一項(xiàng)）
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
（2）對(duì)于減小實(shí)驗(yàn)誤差來(lái)說(shuō)，采取下列方法中正確的有ACD．
A．選取記數(shù)點(diǎn)，把每打五個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位
B．使小車運(yùn)動(dòng)的加速度盡量小些
C．舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰，點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)哪且徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算
D．選用各處平整程度，光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn)
E．實(shí)驗(yàn)時(shí)盡量讓小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放小車后再打開(kāi)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源
（3）如圖為接在50Hz電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶，圖中所示的每相鄰的兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)點(diǎn)未畫出．由圖中所示數(shù)據(jù)可求得：
①物體的加速度為0.600m/s²；
②第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離為3.00cm；
③打第3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)該物體的速度為0.330m/s，（以上數(shù)據(jù)均保留三位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材．
（2）實(shí)驗(yàn)誤差是實(shí)驗(yàn)測(cè)量值（包括直接和間接測(cè)量值）與真值（客觀存在的準(zhǔn)確值）之差；根據(jù)實(shí)驗(yàn)誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，可將誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差；
（3）勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²求解加速度．

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、小車、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)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(diǎn)計(jì)時(shí)器供電，需要用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離處理數(shù)據(jù)，故選：AC．
（2）A、選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，把每打5個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔作為一個(gè)時(shí)間單位，則實(shí)際間隔為0.1s，計(jì)算結(jié)果為整數(shù)，有利于減小誤差，故A正確；
B、小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小與誤差大小無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；
C、舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算，便于減小測(cè)量誤差，故C正確；
D、選用各處平整程度、光滑程度相同的長(zhǎng)木板做實(shí)驗(yàn)，則小車做直線運(yùn)動(dòng)，長(zhǎng)度測(cè)量誤差小，故D正確；
E、實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先放開(kāi)小車，再接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源，由于小車運(yùn)動(dòng)較快，可能會(huì)使打出來(lái)的點(diǎn)很少，不利于數(shù)據(jù)的采集和處理，同時(shí)要求開(kāi)始小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故E錯(cuò)誤；
故選：ACD．
（3）①由于每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫出，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²，有：x₃₄-x₁₂=2aT²
解得：a=$\frac{0.036-0.024}{2×0.01}$=0.600m/s²；
②連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差為恒量，即：△x=aT²．
所以△x=x₃₄-x₂₃=x₂₃-x₁₂
故：x₂₃=3.00cm
③勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故：
v₃=$\frac{0.03+0.036}{2×0.1}$=0.330m/s
故答案為：（1）AC；（2）ACD；（3）①0.600，②3.00，③0.330．

點(diǎn)評(píng) 掌握實(shí)驗(yàn)原理，明確需要測(cè)量的數(shù)據(jù)，了解各實(shí)驗(yàn)儀器的應(yīng)用，尤其是明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理以及具體應(yīng)用．要減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)從誤差產(chǎn)生的來(lái)源進(jìn)行分析，從而采取措施，本實(shí)驗(yàn)主要從如何打好紙帶和如何較準(zhǔn)確地測(cè)量距離、實(shí)驗(yàn)器材的選取等幾個(gè)方面來(lái)考慮；
本題關(guān)鍵明確：勻變速直線運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度；連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移之差為恒量，即：△x=aT²