题目内容

16.在《研究匀变速直线运动》的实验中,在纸带上所打的一系列点如图所示,设相邻点间的时间间隔为T,相应的距离分别为s1、s2、s3、s4,那么:0到2两点间的平均速度是$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$.加速度是$\frac{({s}_{3}+{s}_{4})-({s}_{1}+{s}_{2})}{4{T}^{2}}$,3点的速度是$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$.

分析 根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小.

解答 解:因相邻的计数点间的时间间隔为T.小车在0、2之间的平均速度为:v02=$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,得:a=$\frac{({s}_{3}+{s}_{4})-({s}_{1}+{s}_{2})}{4{T}^{2}}$.
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上3点时小车的瞬时速度大小.为:v3=$\frac{{x}_{24}}{2T}$=$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$
故答案为:$\frac{{s}_{1}+{s}_{2}}{2T}$,$\frac{({s}_{3}+{s}_{4})-({s}_{1}+{s}_{2})}{4{T}^{2}}$,$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$.

点评 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.注意单位的换算和有效数字的保留.

练习册系列答案
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8.在验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m=200g的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O为纸带下落的起始点,A、B、C为从合适位置开始选取连续点中的三个点.已知打点计时器每隔0.02s打一个点,当地的重力加速度为g=9.80m/s2,那么:

(1)同学甲根据公式sOB=$\frac{v_B^2}{2g}$得vB2=2gsOB=3.76(m/s)2,计算出从O点到B点重物动能增加量△Ek=$\frac{1}{2}$mvB2=0.376J,再由重力做功W=mgsOB计算出重力势能的减少量△Ep=0.376J,于是他根据△Ek=△Ep得出重物下落过程中机械能守恒的结论.该同学的探究过程是否合理?简要说明理由.
答:不合理.应根据vB=$\frac{{s}_{AC}}{2T}$计算出B点的速度,然后计算B点的动能.
(2)同学乙还想根据纸带上的测量数据进一步探究重物和纸带下落过程中所受的阻力,为此他计算出纸带下落的加速度为a=9.5m/s2,从而计算出阻力f=0.06N
(3)若同学丙不慎将上述纸带从OA之间扯断,他仅利用A点之后的纸带能否实现验证机械能守恒定律的目的?若能,写出要测量的物理量和验证过程(可根据需要增加计数点,如D、E等);若不能,简要说明理由.
答:能,在C点后面再取几个计数点D、E、F等,测出相邻计数点间的距离sAB、sBC、sCD、sDE,根据${v_B}=\frac{{{s_{AB}}+{s_{BC}}}}{2T}$和${v_D}=\frac{{{s_{CD}}+{s_{DE}}}}{2T}$算出B、D点的速度及对应的动能$\frac{1}{2}mv_B^2$和$\frac{1}{2}mv_D^2$,然后验证mg(sBC+sCD)和$\frac{1}{2}mv_D^2-$$\frac{1}{2}mv_B^2$是否相等.

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