题目内容

12．某物理兴趣小组为测定当地重力加速度g值，设计了如下实验，并进行了系列探究过程，假设你也是其中一员，请完成以下内容：
（1）操作过程：
①如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上；
②将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔；
③先接通电源，再释放纸带；
④获得点迹清晰的几条纸带．
（2）探究过程：
如图2所示，为一条纸带上连续打出的各计时点，小组成员将B、C、D、E、F、G、H每两点之间的距离分别记为S1、S2、S3、S4、S5、S6，（已知打点计时器打点周期T=0.02s）

①请用以上数据记录，写出E点瞬时速度的表达式vE=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$，并通过刻度尺的读数，计算出E点的速度大小vE=0.90m/s（计算结果保留两位有效数字）；
②为了充分利用记录数据，减小误差，请写出计算当地重力加速度的表达式为g=$\frac{（{S}_{4}+{S}_{5}+{S}_{6}）-（{S}_{1}+{S}_{2}+{S}_{3}）}{9{T}^{2}}$，请将数据带入，计算出重力加速度的大小g=10m/s2（计算结果保留两位有效数字）．

分析 先接通电源，后释放纸带；
匀变速直线运动中，平均速度等于中间时刻的瞬时速度；
根据公式△x=aT2列式求解．

解答 解：（1）①如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上；
②将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计时器的限位孔；
③先接通电源，再释放纸带；
④获得点迹清晰的几条纸带
（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E点时小车的瞬时速度大小．
vE=$\frac{{x}_{DF}}{2T}$
代入数据，解得：vE=$\frac{0.036}{2×0.02}$=0.90m/s
（3）为了更加准确的求解加速度，我们对三个加速度取平均值
得：g=$\frac{1}{3}$（g1+g2+g3）=$\frac{（{S}_{4}+{S}_{5}+{S}_{6}）-（{S}_{1}+{S}_{2}+{S}_{3}）}{9{T}^{2}}$=$\frac{（0.115-0.042）-（0.042-0.005）}{9×0.0{2}^{2}}$=10m/s2；
故答案为：（1）接通电源；（2）$\frac{{x}_{DF}}{2T}$，0.90；（3）$\frac{（{S}_{4}+{S}_{5}+{S}_{6}）-（{S}_{1}+{S}_{2}+{S}_{3}）}{9{T}^{2}}$，10．

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，同时掌握求解平均速度与加速度的方法．

练习册系列答案
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A．由g→h→f的过程中，电子所受的电场力方向不变
B．由g→h→f的过程中，电子所受的电场力一直增大
C．由g→h的过程中，电势降低，电子的电势能增大
D．由d→e→a的过程中，电子d的电势能先减小后增大，电势能的总增量为零
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