Question

9．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：
（1）给出下列的器材，选出实验中所需的器材并填在横线上（填序号）．
①打点计时器　②天平　③低压交流电源　④低压直流电源　⑤细线和纸带　⑥钩码　⑦秒表　⑧轨道小车　⑨刻度尺   选出的器材是：①③⑤⑥⑧⑨．
（2）某同学在实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点．测得计数点间的距离如图1所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来．①试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D三个点时小车的瞬时速度，则v_B=0.138m/s，v_C=0.264 m/s，v_D=0.390 m/s．（保留3位有效数字）
②在图2所示的坐标系中作出小车的vt图线，并根据图线求出a=1.33 m/s²．
③将图线延长与纵轴相交，交点的物理意义是A点的速度．
（3）如果交变电流的电压变成210V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比不变（填“偏大”“偏小”“不变”）

Answer 1

分析 根据实验的原理，确定所需测量的物理量，从而确定所需的测量器材．
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、C、D的瞬时速度．作出速度时间图线，结合图线的斜率求出加速度．
根据周期的测量误差，结合△x=aT²确定加速度的测量误差．

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．
选出的器材是：①③⑤⑥⑧⑨．
（2）B点的瞬时速度为：${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{0.0276}{0.2}m/s=0.138m/s$，
C点的瞬时速度为：${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{0.0603-0.0075}{0.2}m/s$=0.264m/s，
D点的瞬时速度为：${v}_{D}=\frac{{x}_{CE}}{2T}=\frac{0.1056-0.0276}{0.2}m/s$=0.390m/s．
速度时间图线如图所示．加速度为：a=$\frac{△v}{△t}=\frac{0.40}{0.3}≈1.33m/{s}^{2}$．
将图线延长与纵轴相交，交点的物理意义是A点的速度．
（3）交变电流的电压变成210V，打点的周期不变，根据△x=aT²知，加速度的测量值与真实值相比不变．
故答案为：（1）①③⑤⑥⑧⑨．（2）0.138，0.264，0.390，如图所示，1.33，A点的速度 （3）不变．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，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推论的运用．