内容正文:
9 测定匀变速直线运动的加速度
1.(多选)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,对于减小实验误差来说,下列方法中正确的是( ACD )
A.选取计数点,把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位
B.使小车运动的加速度尽量小些
C.舍去纸带上密集的点,只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算
D.选用各处平整程度、光滑程度相同的长木板做实验
解析:选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大,在用直尺测量这些点的间隔时,在一次测量绝对误差基本相同的情况下,相对误差较小,因此A正确.在实验中,如果小车运动的加速度过小,打出的点子很密,长度测量的相对误差较大,测量准确度会降低,因此小车的加速度略大一些较好,B错.为了减小长度测量的相对误差,舍去纸带上过于密集甚至分辨不清的点是必要的,因此C正确.如果实验中所用长木板各部分的平整程度和光滑程度不同,小车的速度变化会不均匀,从而导致实验误差的增大,因此在实验前对所用长木板进行挑选、检查是必要的,所以D正确.
2.(2019·宁夏银川检测)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中:
(1)除打点计时器(含纸带、复写纸)、小车、一端附有滑轮的长木板、细线、钩码、导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有( )
A.天平
B.电压可调的直流电源
C.秒表
D.电压合适的50 Hz交流电源
(2)实验过程中,下列做法正确的是( )
A.先接通电源,再使小车运动
B.先使小车运动,再接通电源
C.将接好纸带的小车停在靠近滑轮处
D.将接好纸带的小车停在距离滑轮和打点计时器相等的位置
(3)如图所示为一次实验得到的一条纸带,纸带上每相邻的两个计数点间都有4个点未画出,按时间顺序取0,1,2,3,4,5,6共7个计数点,测出1~6各点到0的距离.如图所示(单位:cm),由纸带数据计算可得计数点4所代表时刻的瞬时速度大小v4= m/s.
解析:(1)使用打点计时器时需要用电压合适的交流电源;处理纸带时需要用刻度尺,而天平与秒表均不需要,故D正确,A,B,C错误.
(2)实验操作时,将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,再释放小车,故A正确,B,C,D错误.
(3)根据某段时间内平均速度近似等于中间时刻的瞬时速度,则有vA== m/s=0.405 m/s.
答案:(1)D (2)A (3)0.405
3.(2016·海南卷)某同学利用图(甲)所示的实验装置探究物块速度随时间的变化.物块放在桌面上,细绳的一端与物块相连,另一端跨过滑轮挂上钩码.打点计时器固定在桌面左端,所用交流电源频率为 50 Hz.纸带穿过打点计时器连接在物块上.启动打点计时器,释放物块,物块在钩码的作用下拖着纸带运动.打点计时器打出的纸带如图(乙)所示(图中相邻两点间有4个点未画出).
根据实验数据分析,该同学认为物块的运动为匀加速运动.回答下列问题:
(1)在打点计时器打出B点时,物块的速度大小为 m/s.在打出D点时,物块的速度大小为 m/s.(保留两位有效数字)
(2)物块的加速度大小为 m/s2.(保留两位有效数字)
解析:(1)根据匀变速直线运动的中间时刻速度等于该过程的平均速度,所以
vB== m/s=0.56 m/s,
vD== m/s=0.96 m/s.
(2)根据题意,该同学认为物块的运动为匀加速运动,则根据速度公式vD=vB+a·2T,
代入数据整理可以得到a=2.0 m/s2.
答案:(1)0.56 0.96 (2)2.0
4.(2016·天津卷)某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动.
(1)实验中,必要的措施是 .
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出).s1=3.59 cm,s2=4.41 cm,s3=5.19 cm,s4=5.97 cm,s5= 6.78 cm,s6=7.64 cm.则小车的加速度a= m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度
vB= m/s.(结果均保留两位有效数字)
解析:(1)实验时,细线必须与长木板平行,以减小实验的误差,选项A正确;实验时要先接通电源再释放小车,选项B正确;此实验中不需要考虑质量与加速度的关系,故没必要使小车的质量远大于钩码的质量,选项C错误;此实验中不需平衡小车与长木板间的摩擦力,选项D
错误.
(2)两计数点间的时间间隔T=0.1 s,由逐差法可得
a=
= m/s2
=0.80 m/s2