Question

6．在做“研究物体做匀变速直线运动规律”的实验中，
（1）电磁打点计时器接低压交流电源（填“低压直流”、“低压交流”或“220V交流”）．
（2）实验室提供了以下器材：电磁打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、学生电源、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是：弹簧测力计
（3）如图所示，某同学由打点计时器得到的一条纸带，从O点后开始每5个计时点取一个记数点，依照打点的先后顺序依次编号为0、1、2、3、4、5、6，测得S₁=5.10cm，S₂=4.32cm，S₃=3.54cm，S₄=2.76cm，S₅=1.98cm，S₆=1.20cm．（结果保留两位有效数字）

（1）物体的加速度大小a=0.80m/s²；
（2）打点计时器打记数点3时，物体的速度大小为v₃=0.32m/s．

Answer 1

分析 （1）正确解答本题需要掌握：了解打点计时器的构造、工作原理、工作特点等，比如工作电压、打点周期等，掌握基本仪器的使用，能够正确的使用打点计时器；
（2）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；
（3）根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小．

解答 解：（1）电磁打点计时器使用的是6V以下交流电电源，如果交流电源的频率是50Hz，它每隔0.02S打一个点；
（2）在本实验中不需要测量力的大小，因此不需要弹簧测力计．
（3）由于从O点后开始每5个计时点取一个记数点，所以计数点间的时间间隔为T=0.1s，
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：s₄-s₁=3a₁T² 
s₅-s₂=3a₂T² 
 s₆-s₃=3a₃T² 
为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{3}$（a₁+a₂+a₃）
代入题目告诉的已知条件，即小车运动的加速度计算表达式为：a=$\frac{{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}-{s}_{1}-{s}_{2}-{s}_{3}}{9{T}^{2}}$；
a=$\frac{（1.20+2.00+2.78）-（3.60+4.40+5.18）}{9×0．{1}^{2}}$×10^-2 m/s²=-0.80m/s²
因此物体的加速度大小为0.80m/s²；
（2）根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小．
v₃=$\frac{{s}_{4}+{s}_{3}}{2T}$=$\frac{3.54+2.76}{0.2}×1{0}^{-2}$=0.32m/s
故答案为：（1）低压交流；（2）弹簧测力计；（3）0.80；0.32．

点评 本题考查了有关纸带处理的基本知识，平时要加强基础实验的实际操作，提高操作技能和数据处理能力；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，同时注意电火花计时器和电磁打点计时器在电压上的不同．