题目内容

【题目】用图所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律.

主要实验步骤如下:

a.安装好实验器材,接通电源后,让拖着纸带的小车沿长木板运动,重复几次.

b.选出一条点迹清晰的纸带,找一个合适的点当作计时起点O(t=0),然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点,如图2ABCDEF……所示.

c.通过测量、计算可以得到在打ABCDE……点时小车的速度,分别记作v1v2v3v4v5……

d.以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系,在坐标纸上描点,如图所示.

结合上述实验步骤,请你完成下列任务:

(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有________________(填选项前的字母).

A.电压合适的50 Hz交流电源

B.电压可调的直流电源

C.刻度尺

D.秒表

E.天平(含砝码)

(2)在图中已标出计数点ABDE对应的坐标点,请在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出vt图像 _______________

(3)观察vt图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是________vt图像斜率的物理意义是__________________

(4)描绘vt图像前,还不知道小车是否做匀变速直线运动.用平均速度表示各计数点的瞬时速度,从理论上计,对Δt的要求是________(选填越小越好与大小无关”);从实验的角度看,选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填有关无关”).

(5)早在16世纪末,伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的.当时只能靠滴水计时,为此他设计了如图所示的斜面实验,反复做了上百次,验证了他的猜想.请你结合匀变速直线运动的知识,分析说明如何利用伽利略斜面实验检验小球的速度是随时间均匀变化的 __________________________________________________________

【答案】A; C; 小车的速度随时间均匀变化; 加速度; 越小越好; 有关; 见解析;

【解析】

(1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有电压合适的50 Hz交流电源,供打点计时器使用;还需要刻度尺,来测量各点的位移大小,从而算出各自速度大小故选A、C;
(2)根据标出计数点A、B、D、E对应的坐标点位置,及C点对应的时间,从而确定C点的位置,再将各点平滑连接,如图所示:

(3)由v-t图象,是过原点的一条直线,可知,速度随着时间是均匀变化的,说明小车是做匀变速直线运动;图象的斜率,表示小车的加速度;
(4)当不知道小车是否做匀变速直线运动,若用平均速度 表示各计数点的瞬时速度,从理论上讲,对t的要求是越小越好,即,才使得平均速度接近瞬时速度;从实验的角度看,对于选取的x大小与速度测量的误差有关;
(5)“斜面实验小球做匀加速直线运动,若小球的初速度为零,依据运动学速度公式,则速度与时间成正比,那么位移与时间的平方成正比,因此只需要测量小球在不同位移内对应的时间,从而可检验小球的速度是否随着时间均匀变化。

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