Question

10．（1）某同学要进行探究匀变速直线运动实验，请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上（填编号）：②④⑦．
①打点计时器　②天平　③低压交流电源　④低压直流电源　⑤细绳和纸带　⑥钩码和小车　⑦秒表　⑧一端有滑轮的长木板　⑨刻度尺
（2）把纸带的下端固定在重物上，上端用手提着，纸带穿过打点计时器，接通电源后将纸带释放，重物便拉着纸带下落，纸带被打出一系列点，其中有一段如图，纸带的哪端与重物相连？左端．（填“左端”或“右端”）
（3）若电源的频率为50Hz，实验者在处理实验数据时，将每隔3个点取一个计数点，则每两个计数点间的时间间隔应为0.08　s；如果在测定匀变速直线运动的加速度时，实验中所用电源频率小于50Hz，这样计算出的加速度与真实值相比是偏大．（填“偏大”、“偏小”或“不变”）
（4）A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，若相邻计数点间时间间隔为0.1s，则v_B=0.26m/s，a=0.4m/s²．

Answer 1

分析 （1）根据实验目的明确实验步骤和所要测量的物理量，即可知道实验所需要的实验器材；
（2）根据相等时间间隔的位移变大确定纸带的哪一端与重物相连；
（3）根据测量周期的变化，结合△x=aT²确定加速度测量值的变化；
（4）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出B点的速度，根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出加速度．

解答 解：（1）在本实验中不需要测量小车或砝码的质量因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交流电源，因此低压直流电源本实验中不需要，同时打点计时器记录了小车运动时间，因此不需要秒表．故不需要的器材为：②④⑦．
（2）重物拉着纸带在相等时间内的位移越来越大，可知纸带的左端与重物相连；
（3）电源的频率为50Hz，则每隔0.02s打一个点，每隔3个计时点取一个计数点，则每两个计数点间的时间间隔为0.08s；
根据a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$知，工作电压的频率小于50Hz，则测得的周期偏大，测得加速度比真实值偏大．
（4）B点的速度等于AC段的平均速度，则v_B=$\frac{{x}_{AC}}{2T}$=$\frac{0.052}{0.2}$m/s=0.26m/s；
因为连续相等时间间隔内的位移之差△x=4mm，则加速度a=$\frac{△x}{{T}^{2}}$=$\frac{4×1{0}^{-3}}{0．{1}^{2}}$m/s²=0.4m/s²．
故答案为：（1）②④⑦，（2）左端，（3）0.08，偏大 （4）0.26，0.4．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动两个重要推论的运用．