Question

14．在“研究匀变速直线运动”的实验中：
（1）目前实验室用的打点计时器有电磁打点计时器和电火花打点计时器两种，它们的原理基本一样，所接电源均为频率为50Hz的交流电源，每隔0.02s打一次点．
（2）除打点计时器（含纸带、复写纸）、铁架台（含铁夹）外，在下面的仪器和器材中，还必须使用的有AD（填选项代号）
A．电压合适的50Hz交流电源          B．电压可调的直流电源
C．秒表         D．刻度尺           E．重锤
（3）实验过程中，为减小测量重力作用下纸带加速度的误差，下列措施中有益的是CD
A．选择质量较小的重锤
B．使纸带运动加速度尽量小一些
C．在相同的条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算
D．舍去纸带上较密集的点，然后选取计数点，进行计算
（4）在测定匀变速直线运动加速度实验中，某次实验纸带的记录如图所示，若每打5个点取一个记数点，分别标明0、1、2、3、4，记数点间的时间间隔记为T．量得x₁=30.0mm，x₂=36.0mm，x₃=42.0mm，x₄=48.0mm，则打印点2时纸带的瞬时速度v₂的表达式v₂=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$，代入数据v₂₌0.39m/s；物体的加速度a的表达式a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$，代入数据a=0.60m/s²．（结果保留两位有效数字）

Answer 1

分析 1、了解打点计时器的构造、工作原理、工作特点等，比如工作电压、打点周期等，掌握基本仪器的使用，能够正确的使用打点计时器．
2、根据实验的原理确定需要测量的物理量，从而确定所需的器材．
3、实验误差是实验测量值（包括直接和间接测量值）与真值（客观存在的准确值）之差；根据实验误差的性质及产生的原因，可将误差分为系统误差、随机误差．
4、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2点时小车的瞬时速度大小．

解答 解：（1）目前实验室用的打点计时器有电火花打点计时器和电磁打点计时器两种，它们的原理基本一样，所接电源均为频率为50Hz的交流电源，每隔0.02 s打一次点．
（2）AB、实验使用的电源必须是交流电源，故A正确，B错误；
C、打点计时器本身就是计时的仪器，所以不需要秒表，故C错误；
D、刻度尺要用来测量纸带的点之间的距离，所以必须要有刻度尺，故D正确；
E、此实验使用钩码拉动小车，所以不需要重锤，故E错误．
故选：AD．
（3）A、应该选择质量较大的重锤，故A错误；
B、小车运动的加速度大小与误差大小无关，故B错误；
C、在相同的条件下，打出多条纸带，选其中一条最理想的进行测量和计算，故C正确；
D、舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算，便于减小测量误差，故D正确；
故选：CD．
（4）每打5个点取一个记数点，所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s，
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2点时小车的瞬时速度大小．
v₂=$\frac{{x}_{13}}{2T}$=$\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$
代入数据得v₂=$\frac{0.036+0.042}{0.2}$=0.39m/s；
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：x₃-x₁=2a₁T² 
x₄-x₂=2a₂T² 
为了更加准确的求解加速度，我们对两个加速度取平均值
得：a=$\frac{1}{2}$（a₁+a₂）
即小车运动的加速度计算表达式为：a=$\frac{（{x}_{3}+{x}_{4}）-（{x}_{1}+{x}_{2}）}{4{T}^{2}}$
代入数据得a=$\frac{0.048+0.042-0.036-0.030}{0.04}$m/s²=0.60m/s²
故答案为：（1）电磁，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．

点评 对于一些实验操作细节，要通过亲自动手实验，才能体会具体操作细节的含义，并且在做实验时体会得到的结果记忆深刻．要减小实验误差，应从误差产生的来源进行分析，从而采取措施，本实验主要从如何打好纸带和如何较准确地测量距离、实验器材的选取等几个方面来考虑．
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．