Question

14．在“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）目前實(shí)驗(yàn)室用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩種，它們的原理基本一樣，所接電源均為頻率為50Hz的交流電源，每隔0.02s打一次點(diǎn)．
（2）除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、鐵架臺(tái)（含鐵夾）外，在下面的儀器和器材中，還必須使用的有AD（填選項(xiàng)代號(hào)）
A．電壓合適的50Hz交流電源          B．電壓可調(diào)的直流電源
C．秒表         D．刻度尺           E．重錘
（3）實(shí)驗(yàn)過程中，為減小測(cè)量重力作用下紙帶加速度的誤差，下列措施中有益的是CD
A．選擇質(zhì)量較小的重錘
B．使紙帶運(yùn)動(dòng)加速度盡量小一些
C．在相同的條件下，打出多條紙帶，選其中一條最理想的進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算
D．舍去紙帶上較密集的點(diǎn)，然后選取計(jì)數(shù)點(diǎn)，進(jìn)行計(jì)算
（4）在測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)加速度實(shí)驗(yàn)中，某次實(shí)驗(yàn)紙帶的記錄如圖所示，若每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn)，分別標(biāo)明0、1、2、3、4，記數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔記為T．量得x₁=30.0mm，x₂=36.0mm，x₃=42.0mm，x₄=48.0mm，則打印點(diǎn)2時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度v₂的表達(dá)式v₂=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$，代入數(shù)據(jù)v₂₌0.39m/s；物體的加速度a的表達(dá)式a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$，代入數(shù)據(jù)a=0.60m/s²．（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 1、了解打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造、工作原理、工作特點(diǎn)等，比如工作電壓、打點(diǎn)周期等，掌握基本儀器的使用，能夠正確的使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器．
2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定需要測(cè)量的物理量，從而確定所需的器材．
3、實(shí)驗(yàn)誤差是實(shí)驗(yàn)測(cè)量值（包括直接和間接測(cè)量值）與真值（客觀存在的準(zhǔn)確值）之差；根據(jù)實(shí)驗(yàn)誤差的性質(zhì)及產(chǎn)生的原因，可將誤差分為系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差．
4、根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上2點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大�。�

解答 解：（1）目前實(shí)驗(yàn)室用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器有電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器兩種，它們的原理基本一樣，所接電源均為頻率為50Hz的交流電源，每隔0.02 s打一次點(diǎn)．
（2）AB、實(shí)驗(yàn)使用的電源必須是交流電源，故A正確，B錯(cuò)誤；
C、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是計(jì)時(shí)的儀器，所以不需要秒表，故C錯(cuò)誤；
D、刻度尺要用來測(cè)量紙帶的點(diǎn)之間的距離，所以必須要有刻度尺，故D正確；
E、此實(shí)驗(yàn)使用鉤碼拉動(dòng)小車，所以不需要重錘，故E錯(cuò)誤．
故選：AD．
（3）A、應(yīng)該選擇質(zhì)量較大的重錘，故A錯(cuò)誤；
B、小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小與誤差大小無關(guān)，故B錯(cuò)誤；
C、在相同的條件下，打出多條紙帶，選其中一條最理想的進(jìn)行測(cè)量和計(jì)算，故C正確；
D、舍去紙帶上密集的點(diǎn)，只利用點(diǎn)跡清晰、點(diǎn)間間隔適當(dāng)?shù)囊徊糠诌M(jìn)行測(cè)量、計(jì)算，便于減小測(cè)量誤差，故D正確；
故選：CD．
（4）每打5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)記數(shù)點(diǎn)，所以相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1s，
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上2點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小．
v₂=$\frac{{x}_{13}}{2T}$=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$
代入數(shù)據(jù)得v₂=$\frac{0.036+0.042}{0.2}$=0.39m/s；
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對(duì)兩個(gè)加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
即小車運(yùn)動(dòng)的加速度計(jì)算表達(dá)式為：a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$
代入數(shù)據(jù)得a=$\frac{0.048+0.042-0.036-0.030}{0.04}$m/s²=0.60m/s²
故答案為：（1）電磁，0.02 s；（2）ADE；（3）CD；
（4）$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$，0.39，$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$，0.60．

點(diǎn)評(píng) 對(duì)于一些實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，要通過親自動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，才能體會(huì)具體操作細(xì)節(jié)的含義，并且在做實(shí)驗(yàn)時(shí)體會(huì)得到的結(jié)果記憶深刻．要減小實(shí)驗(yàn)誤差，應(yīng)從誤差產(chǎn)生的來源進(jìn)行分析，從而采取措施，本實(shí)驗(yàn)主要從如何打好紙帶和如何較準(zhǔn)確地測(cè)量距離、實(shí)驗(yàn)器材的選取等幾個(gè)方面來考慮．
要提高應(yīng)用勻變速直線的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用．