Question

4．（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流（請(qǐng)選擇“低壓直流”、“低壓交流”）電源，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，使用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)先接通電源，再釋放紙帶（請(qǐng)選擇“先釋放紙帶，再接通電源”、“先接通電源，再釋放紙帶”）
（2）在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度實(shí)驗(yàn)中：請(qǐng)?jiān)谙铝薪o出的器材中，選出實(shí)驗(yàn)不需要的器材填在下方的橫線上．
①電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；②天平；③低壓交流電源；④低壓直流電源；⑤細(xì)線和紙帶；
⑥鉤碼和小車(chē)；⑦秒表；⑧一端有定滑輪的長(zhǎng)板；⑨刻度尺．
選出不需要的器材有②④⑦．（填選項(xiàng)序號(hào)即可）
（3）如圖為接在周期為T(mén)=0.02s低壓交流電源上的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，在紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)打出的一條紙帶，圖中所示的是每打5個(gè)點(diǎn)所取的記數(shù)點(diǎn)，但第3個(gè)記數(shù)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出．由圖中的數(shù)據(jù)可求得：
①該物體的加速度為0.74m/s²．（保留兩位有效數(shù)字）
②第3個(gè)記數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)記數(shù)點(diǎn)的距離約為4.36cm．
③打第2個(gè)記數(shù)點(diǎn)時(shí)該物體的速度約為0.40m/s．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作原理，就能夠熟練使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器便能正確解答；
（2）本題比較簡(jiǎn)單，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康拿鞔_實(shí)驗(yàn)步驟和所要測(cè)量的物理量，即可知道實(shí)驗(yàn)所需要的實(shí)驗(yàn)器材；
（3）物體做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，①求解加速度時(shí)首先想到的應(yīng)該是逐差法，但是只有兩組數(shù)據(jù)，所以要找兩組數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，推論x_m-x_n=（m-n）at²可提供這兩組數(shù)據(jù)與加速度的關(guān)系，應(yīng)用這個(gè)推論即可．
②第2、3兩點(diǎn)間的距離對(duì)應(yīng)的應(yīng)該為x₂，要想得到x₂必須找他和已知量的關(guān)系，x₂-x₁=at²提供了這個(gè)關(guān)系．
③為了讓結(jié)果更精確，我們需要用上這兩組數(shù)據(jù)，而這兩組數(shù)據(jù)只能求他們自己這段位移中的平均速度，v₃需要找它與這兩個(gè)平均速度的關(guān)系：而v₃對(duì)應(yīng)的時(shí)刻為這兩個(gè)速度所對(duì)應(yīng)的時(shí)間的中間時(shí)刻，可由v${\;}_{\frac{t}{2}}$=$\frac{{v}_{0}+v}{2}$求出，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，即可求解打第2個(gè)記數(shù)點(diǎn)時(shí)該物體的速度．

解答 解：（1）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用低壓交流電源；
使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，應(yīng)先接通電源，再拉動(dòng)紙帶．
（2）在本實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量小車(chē)或砝碼的質(zhì)量因此不需要天平，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是低壓交流電源，因此低壓直流電源本實(shí)驗(yàn)中不需要，同時(shí)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，因此不需要秒表；
故選：②；④；⑦；
（3）設(shè)1、2間的位移為x₁，2、3間的位移為x₂，3、4間的位移為x₃，4、5間的位移為x₄；
因?yàn)橹芷跒門(mén)=0.02s，且每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn)，所以每?jī)蓚�(gè)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔T=0.1s；
由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論x_m-x_n=（m-n）at²得：₄-x₁=3at²
帶入數(shù)據(jù)得：（5.84-3.62）×10^-2=a×0.1²
解得：a=0.74m/s²．
第3個(gè)記數(shù)點(diǎn)與第2個(gè)記數(shù)點(diǎn)的距離即為x₂，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論：x₂-x₁=at²得：
x₂=x₁+at²帶入數(shù)據(jù)得：
x₂=3.62×10^-2+0.74×0.1²=0.0436m
即為：4.36cm．
為了讓結(jié)果更精確，我們需要用上這兩組數(shù)據(jù)：設(shè)12兩點(diǎn)間中間時(shí)刻的速度為v₁，45點(diǎn)間的中間時(shí)刻的速度速度為v₂
則：v₁=$\frac{{x}_{1}}{T}$，v₄=$\frac{{x}_{4}}{T}$ 帶入數(shù)據(jù)得：
v₁=$\frac{0.036}{0.1}$m/s，v₄=$\frac{0.0584}{0.1}$m/s
得：v₁=0.362m/s，v₄=0.584m/s
因?yàn)辄c(diǎn)3為v₁v₄所對(duì)應(yīng)的時(shí)間的中間時(shí)刻，所以由v${\;}_{\frac{t}{2}}$=$\frac{{v}_{0}+v}{2}$得：v₃=$\frac{{v}_{1}+{v}_{4}}{2}$，
帶入數(shù)據(jù)得：v₃=$\frac{0.36+0.584}{2}$m/s=0.473m/s
故打3這個(gè)點(diǎn)時(shí)的速度為：0.473m/s．
再依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有：v₂=v₃-aT=0.473-0.74×0.1≈0.40m/s
故答案為：（1）低壓交流，先接通電源，再釋放紙帶；
（2）②；④；⑦；
（3）①0.74，②4.36，③0.40．

點(diǎn)評(píng) （1）對(duì)于基本實(shí)驗(yàn)儀器不光要了解其工作原理，還要從實(shí)踐上去了解它，自己動(dòng)手去實(shí)際操作，達(dá)到熟練使用的程度；
（2）本題屬于基礎(chǔ)簡(jiǎn)單題目，對(duì)于實(shí)驗(yàn)器材的選取一是根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪M(jìn)行，二是要進(jìn)行動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體會(huì)每種器材的作用；
（3）勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論，無(wú)論是實(shí)驗(yàn)還是平時(shí)計(jì)算上用處很多需要熟練掌握．處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)還應(yīng)該注意單位換算和有效數(shù)字的保留．