Question

18．某同学利用图所示的实验装置，探究物块在水平桌面上的运动规律．物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离停在桌面上（尚未到达滑轮处）．从纸带上便于测量的点开始选取计数点（每相邻两个计数点之间有4个点未画出），相邻两个计数点之间的时间间隔记为T，邻计数点间的距离如图所示．打点计时器电源的频率为f=50Hz．

（1）通过分析纸带数据，可判断物块在两相邻计数点6和7之间某时刻开始减速．
（2）计数点5对应的速度大小为1.00m/s（保留两位有效数字）
（3）计算物块在减速阶段的加速度a=-2.00m/s²．（结果保留两位有效数字）
（4）物块在加速时，其加速度的方向是：“5到1”（选填“l到5”或者“5到1”）

Answer 1

分析 （1）根据相等时间内位移逐渐减小，判断从哪两个计数点之间开始减速．
（2）根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出计数点5的瞬时速度．
（3）根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出减速的加速度．
（4）加速时加速度的方向与速度方向相同，根据速度方向确定加速度的方向．

解答 解：（1）从纸带上的数据分析得知：在点计数点6之前，两点之间的位移逐渐增大，是加速运动，在计数点7之后，两点之间的位移逐渐减小，是减速运动，所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速；
（2）计数点5的瞬时速度${v}_{5}=\frac{{s}_{4}+{s}_{5}}{2T}=\frac{（9.00+11.01）×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s≈1.00m/s．
（3）对于减速阶段，根据△x=aT²，运用逐差法得，$a=\frac{{s}_{9}+{s}_{10}-{s}_{7}-{s}_{8}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（4.60+6.60-8.61-10.60）×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=-2.00m/s²．
（4）加速阶段，加速度的方向与速度方向相同，可知加速度方向由“5到1”．
故答案为：（1）6，7，（2）1.00，（3）-2.00，（4）“5到1”．

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法，会通过纸带求解瞬时速度和加速度，关键是匀变速直线运动推论的运用．