Question

10．某同学利用图所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始选取计数点（每相邻两个计数点之间有4个点未画出），相邻两个计数点之间的时间间隔记为T，相邻计数点间的距离如图所示．打
点计时器电源的频率为f=50Hz．

（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点6和7之间某时刻开始减速．
（2）计数点5对应的速度大小为1.00m/s，计数点6对应的速度大小为1.20m/s．（保留三位有效数字）
（3）若要计算物块在减速阶段的加速度大小，可用公式a=$\frac{（{s}_{9}+{s}_{10}-{s}_{7}-{s}_{8}）}{4{T}^{2}}$（用字母T、Sn表示）；进而代入值算出a=-2.00m/s²．（结果保留三位有效数字）
（4）物块在加速时，其加速度的方向是：5到1（选填“1到5”或者“5到1”）

Answer 1

分析 （1）由纸带两个点之间的时间相同，若位移逐渐增大，表示物体做加速运动，若位移逐渐减小，则表示物体做减速运动；
（2）用平均速度代替瞬时速度的方法求解瞬时速度；
（3）根据连续相等时间内的位移之差是 一恒量，运用逐差法求出加速度．
（4）加速运动，加速度的方向与速度方向相同．

解答 解：（1）从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；
（2）计数点5的瞬时速度${v}_{5}=\frac{{x}_{46}}{2T}=\frac{（9.00+11.01）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=1.00m/s，加速过程中的加速度${a}_{1}=\frac{{x}_{35}-{x}_{13}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（7.01+9.00-5.01-3.00）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=2.00m/s²，则计数点6的瞬时速度v₆=v₅+aT=1.00+2×0.1m/s=1.20m/s．
（3）根据△x=aT²，运用逐差法得，a=$\frac{（{s}_{9}+{s}_{10}-{s}_{7}-{s}_{8}）}{4{T}^{2}}$，代入数据解得a=-2.00m/s²．
（4）物体在加速运动时，加速度的方向与速度方向相同，则加速度方向为从“5到1”．
故答案为：（1）6，7，（2）1.00，1.20，（3）$\frac{（{s}_{9}+{s}_{10}-{s}_{7}-{s}_{8}）}{4{T}^{2}}$，2.00，（4）5到1，

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用．