第九节 学生实验：测量小车速度以及加速度（练习）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版电工电子类）

109学生实验：测量运动物体的速度和加速度（解析版） 一、测量小车速度以及加速度 1．为了测定气垫导轨上滑块的加速度，滑块上安装了宽度为1.0 cm的遮光板，如图所示，滑块在牵引力作用下先后匀加速通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.05 s，通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.01s，遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为Δt＝1.0s．由此可估算：滑块的加速度大小为_________，两个光电门之间的距离是______． 【答案】 0.8 m/s2 0.6 m 【详解】[1]根据题意，遮光板通过单个光电门的短暂时间里视滑块为匀速运动，则遮光板通过第一个光电门的速度： m/s， 遮光板通过第二个光电门的速度： m/s 故滑块的加速度为： 由以上三式可得：m/s2 [2]根据位移时间公式有： 代入数据解得：m 2．某学习小组在“研究匀变速直线运动”的实验中，用如图所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门所用时间分别为t1、t2. 则滑块通过两个光电门的瞬时速度分别为v1＝________，v2＝________．.在计算瞬时速度时应用的物理方法是________(填“极限法”或“控制变量法”)． 【答案】 极限法 【详解】因滑块通过光电门的时间很短，则可用滑块通过光电门的平均速度代替瞬时速度，则滑块通过两个光电门的瞬时速度分别为v1＝，v2＝．.在计算瞬时速度时应用的物理方法是极限法． 3．利用图甲装置可以测量滑块的加速度。气垫导轨上相隔一定距离的两处装有两个光电传感器1、2，滑块上固定一遮光条，滑块与遮光条的总质量为M，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器1、2时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像。 （1）实验前，接通气源，将滑块（不挂钩码）置于气垫导轨上，轻推滑块，计算机屏幕上显示的电压U随时间t变化的图像如图乙所示，则要将气垫导轨右侧_______（调低或调高）。 （2）用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d=________mm； （3）若图乙是正确操作所得图像，则滑块运动的加速度大小a=______（用题干已知物理量和测得物理量的字母符号表示）。 【答案】 调低 9.50 【详解】（1）[1]因为t2<t1，所以滑块过传感器1的速度小于过传感器2的速度，所以滑块做加速运动，则应将右端调低。 （2）[2]20分度的游标卡尺精度为0.05mm，游标卡尺的主尺读数为9mm，则 （3）[3]在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度，故通过光电门1的速度为 经过光电门2的速度为 根据速度—时间公式可得 解得 4．光电门是一种可以测量物体瞬时速度的器材，它利用的基本原理是：极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小.下图为测定气垫导轨上滑块加速度的装置图，滑块上安装一宽度为3.0cm的遮光条，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为 (1)则滑块通过第一个光电门的瞬时速度大小_________m/s，通过第二个光电门的瞬时速度大小________m/s； (2)若遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为s，则滑块的加速度大小_________m/s2.(结果保留两位有效数字) 【答案】 0.12 0.30 0.050 【详解】(1)[1]滑块通过第一个光电门的瞬时速度大小为： [2]滑块通过第二个光电门的瞬时速度大小为： (2)[3]根据速度和时间的关系有： 代入数据解得a=0.050 m/s2 5．用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为Δt1=0.29 s，通过第二个光电门的时间为Δt2=0.11 s，已知遮光板的宽度为3.0 cm，分别求滑块通过第一个光电门和第二个光电门的速度大小分别为________m/s，________m/s。（结果保留两位有效数字） 【答案】 0.10 0.27 【详解】[1]滑块通过第一个光电门的速度大小为 [2]第二个光电门的速度大小为 6．某同学利用如图所示的实验装置，测定物块在水平桌面上运动的加速度。物块上安装了宽度为d的遮光片，物块在重物的牵引下开始做匀加速直线运动，先后通过A、B两个