题目内容

9.在一带有凹槽(保证小球沿斜面做直线运动)的斜面底端安装一光电门,让一小球从凹槽中某位置由静止释放,调整光电门位置,使球心能通过光电门发射光束所在的直线,可研究其匀变速直线运动.实验过程如下:
(1)首先用螺旋测微器测量小球的直径.如图1所示,则小球直径d=0.9350cm.
(2)让小球从凹槽上某位置由静止释放,并通过光电门.用刻度尺测量小球释放位置到光电门的距离x,光电门自动记录小球通过光电门的时间△t,可计算小球通过光电门的瞬时速度表达式为v=$\frac{d}{△t}$.(小球直径用d表示)
(3)改变小球的释放位置重复(2),可得到多组距离x、速度v.现将多组x、v、v2对应记录在下面的表格中.
次数123456
距离x/m0.100.200.300.400.500.60
速度v/m•s-11.001.421.732.012.322.44
速度的平方v2/(m•s-1)21.002.022.994.045.385.95
(4)根据如表数据,在坐标纸上适当选取标度和横轴、纵轴对应的物理量,做出小球运动的线性关系图2.
(5)根据所作图象求得小球运动的加速度a=5.00m/s2(保留两位小数).

分析 (1)螺旋测微器固定刻度与可动刻度示数之和是螺旋测微器示数.
(2)已知挡光板的宽度与挡光时间,由速度公式可以求出速度.
(4)根据表格数据,依据运动学公式v2=2ax,从而选取合适的坐标,作出图象;
(5)根据图象的斜率含义,即可求解.

解答 解:(1)螺旋测微器的固定刻度为9.0mm,可动刻度为0.01×35.0mm,
所以最终读数为9.350mm=0.9350cm;
(2)由于遮光条长度比较小,经过遮光条的平均速度可认为等于滑块的瞬时速度,故滑块经过光电门的速度v=$\frac{d}{△t}$;
(3)小球做匀变速直线运动,由运动学公式,则有:v2=2ax;因此选取横轴为x,而纵轴为v2,根据表格数据,描点作图,如下图所示:

(4)从图象可以,斜率k=2a,则a=$\frac{k}{2}$=$\frac{6}{0.6}$×$\frac{1}{2}$=5.0m/s2.
故答案为:(1)0.9350(0.9349~0.9352);  (2)$\frac{d}{△t}$; (4)如上图所示;
(5)5.00(4.95~5.05).

点评 螺旋测微器的读数方法,固定刻度读数加上可动刻度读数,在读可动刻度读数时需估读.
掌握遮光条能测量瞬时速度的原理,理解图象的斜率含义.

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