Question

4．（1）電磁打點計時器使用低壓交流（請選擇“低壓直流”、“低壓交流”）電源，在實驗過程中，使用電磁打點計時器時，應先接通電源，再釋放紙帶（請選擇“先釋放紙帶，再接通電源”、“先接通電源，再釋放紙帶”）
（2）在測定勻變速直線運動的加速度實驗中：請在下列給出的器材中，選出實驗不需要的器材填在下方的橫線上．
①電磁打點計時器；②天平；③低壓交流電源；④低壓直流電源；⑤細線和紙帶；
⑥鉤碼和小車；⑦秒表；⑧一端有定滑輪的長板；⑨刻度尺．
選出不需要的器材有②④⑦．（填選項序號即可）
（3）如圖為接在周期為T=0.02s低壓交流電源上的打點計時器，在紙帶做勻加速直線運動時打出的一條紙帶，圖中所示的是每打5個點所取的記數(shù)點，但第3個記數(shù)點沒有畫出．由圖中的數(shù)據可求得：
①該物體的加速度為0.74m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）
②第3個記數(shù)點與第2個記數(shù)點的距離約為4.36cm．
③打第2個記數(shù)點時該物體的速度約為0.40m/s．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）了解打點計時器的工作原理，就能夠熟練使用打點計時器便能正確解答；
（2）本題比較簡單，根據實驗目的明確實驗步驟和所要測量的物理量，即可知道實驗所需要的實驗器材；
（3）物體做的是勻變速直線運動，①求解加速度時首先想到的應該是逐差法，但是只有兩組數(shù)據，所以要找兩組數(shù)據之間的關系，推論x_m-x_n=（m-n）at²可提供這兩組數(shù)據與加速度的關系，應用這個推論即可．
②第2、3兩點間的距離對應的應該為x₂，要想得到x₂必須找他和已知量的關系，x₂-x₁=at²提供了這個關系．
③為了讓結果更精確，我們需要用上這兩組數(shù)據，而這兩組數(shù)據只能求他們自己這段位移中的平均速度，v₃需要找它與這兩個平均速度的關系：而v₃對應的時刻為這兩個速度所對應的時間的中間時刻，可由v${\;}_{\frac{t}{2}}$=$\frac{{v}_{0}+v}{2}$求出，再由運動學公式，即可求解打第2個記數(shù)點時該物體的速度．

解答 解：（1）電磁打點計時器使用低壓交流電源；
使用打點計時器時，應先接通電源，再拉動紙帶．
（2）在本實驗中不需要測量小車或砝碼的質量因此不需要天平，電磁打點計時器使用的是低壓交流電源，因此低壓直流電源本實驗中不需要，同時打點計時器記錄了小車運動時間，因此不需要秒表；
故選：②；④；⑦；
（3）設1、2間的位移為x₁，2、3間的位移為x₂，3、4間的位移為x₃，4、5間的位移為x₄；
因為周期為T=0.02s，且每打5個點取一個記數(shù)點，所以每兩個點之間的時間間隔T=0.1s；
由勻變速直線運動的推論x_m-x_n=（m-n）at²得：₄-x₁=3at²
帶入數(shù)據得：（5.84-3.62）×10^-2=a×0.1²
解得：a=0.74m/s²．
第3個記數(shù)點與第2個記數(shù)點的距離即為x₂，由勻變速直線運動的推論：x₂-x₁=at²得：
x₂=x₁+at²帶入數(shù)據得：
x₂=3.62×10^-2+0.74×0.1²=0.0436m
即為：4.36cm．
為了讓結果更精確，我們需要用上這兩組數(shù)據：設12兩點間中間時刻的速度為v₁，45點間的中間時刻的速度速度為v₂
則：v₁=$\frac{{x}_{1}}{T}$，v₄=$\frac{{x}_{4}}{T}$ 帶入數(shù)據得：
v₁=$\frac{0.036}{0.1}$m/s，v₄=$\frac{0.0584}{0.1}$m/s
得：v₁=0.362m/s，v₄=0.584m/s
因為點3為v₁v₄所對應的時間的中間時刻，所以由v${\;}_{\frac{t}{2}}$=$\frac{{v}_{0}+v}{2}$得：v₃=$\frac{{v}_{1}+{v}_{4}}{2}$，
帶入數(shù)據得：v₃=$\frac{0.36+0.584}{2}$m/s=0.473m/s
故打3這個點時的速度為：0.473m/s．
再依據運動學公式有：v₂=v₃-aT=0.473-0.74×0.1≈0.40m/s
故答案為：（1）低壓交流，先接通電源，再釋放紙帶；
（2）②；④；⑦；
（3）①0.74，②4.36，③0.40．

點評 （1）對于基本實驗儀器不光要了解其工作原理，還要從實踐上去了解它，自己動手去實際操作，達到熟練使用的程度；
（2）本題屬于基礎簡單題目，對于實驗器材的選取一是根據實驗目的進行，二是要進行動手實驗，體會每種器材的作用；
（3）勻變速直線運動的推論，無論是實驗還是平時計算上用處很多需要熟練掌握．處理實驗數(shù)據時還應該注意單位換算和有效數(shù)字的保留．