Question

10．某實驗小組利用如圖甲所示的實驗裝置來測量勻加速直線運動的加速度．滑塊上的左右端各有一個完全一樣的遮光板．若光線被遮光板遮擋，光電傳感器會輸出高電平．滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光板1、2分別經(jīng)過光電傳感器時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電平隨時間變化的圖象．

（1）實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導(dǎo)軌上，輕推滑塊，則圖乙中的t₁、t₂、t₃、t₄間滿足關(guān)系t₄-t₃=t₂-t₁，則說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）如圖丙所示，用游標(biāo)卡尺測量遮光板的寬度d，掛上鉤碼后，將滑塊由如圖甲所示位置釋放，通過光電傳感器和計算機得到的圖象如圖乙所示，若t₁、t₂、t₃、t₄和d已知，則遮光板1和遮光板2在經(jīng)過光電傳感器過程中的平均速度分別為$\fractd7xldh{{t}_{2}-{t}_{1}}$、$\frachxrvbfz{{t}_{4}-{t}_{3}}$（用已知量的字母表示）．
（3）在（2）情況下，滑塊運動的加速度a=$\frac{2d}{{t}_{3}+{t}_{4}-{t}_{2}-{t}_{1}}（\frac{1}{{t}_{4}-{t}_{3}}-\frac{1}{{t}_{2}-{t}_{1}}）$（用已知量的字母表示）．

Answer 1

分析 （1）如果遮光條通過光電門的時間相等，說明遮光條做勻速運動，即說明氣墊導(dǎo)軌已經(jīng)水平．
（2）根據(jù)$\overline{v}$=$\frac{x}{t}$ 求出平均速度．
（3）根據(jù)a=$\frac{△v}{△t}$ 求解加速度．

解答 解：（1）開始實驗前，必須對裝置進行調(diào)節(jié)，使氣墊導(dǎo)軌處于水平狀態(tài)，調(diào)節(jié)后輕推滑塊，滑塊將做勻速運動．故滑塊前后兩塊寬度相同的遮光板通過光電傳感器的時間是相等的，即t₄-t₃=t₂-t₁；
（2）掛上鉤碼后，滑塊做加速運動，由v=$\frac{△x}{△t}$，
則有遮光板1和遮光板2在經(jīng)過光電傳感器過程中的平均速度分別為$\fracjpvrnzd{{t}_{2}-{t}_{1}}$和$\fraczhb9zjn{{t}_{4}-{t}_{3}}$；
（3）取t₁到t₂的時間中點，t₃到t₄的時間中點，由加速度的定義a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{\fracxxldhrb{{t}_{4}-{t}_{3}}-\fracnpr9bf9{{t}_{2}-{t}_{1}}}{\frac{{t}_{3}+{t}_{4}}{2}-\frac{{t}_{1}+{t}_{2}}{2}}$=$\frac{2d}{{t}_{3}+{t}_{4}-{t}_{2}-{t}_{1}}（\frac{1}{{t}_{4}-{t}_{3}}-\frac{1}{{t}_{2}-{t}_{1}}）$．
故答案為：（1）t₄-t₃=t₂-t₁；（2）$\frac9tnb7nb{{t}_{2}-{t}_{1}}$，$\fracb7j5rdj{{t}_{4}-{t}_{3}}$；（3）$\frac{2d}{{t}_{3}+{t}_{4}-{t}_{2}-{t}_{1}}（\frac{1}{{t}_{4}-{t}_{3}}-\frac{1}{{t}_{2}-{t}_{1}}）$．

點評 掌握游標(biāo)卡尺的讀數(shù)方法，了解光電門測量瞬時速度的原理，注意求解加速度時時間的選取．