Question

小明与他的同伴在做“探究小车速度随时间变化的规律”实验时，由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：a．电磁打点计时器；b．纸带；c．钩码；d．低压直流电源；e．天平；f．小车；g．细绳；h．一端附有定滑轮的长木板．
小明看后觉得不妥，请你思考一下，哪些器材必须使用，哪些多余，还缺少什么？
①必须使用的器材有：

abcfgh

②在以下备用器材中选择在上述实验中还缺少的器材有：

AD

A．刻度尺    B．铁架台     C．秒表     D．低压交流电源     E．220V交流电源
③某次实验用打点计时器使用交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图1所示，从比较清晰的点起，分别标明A及B、C、D、E、F和G七个计数点，可获得各计数点到A点的距离S及对应时刻小车的瞬时速度v，请将D点的测量结果填在表中的相应位置；

                                 表中纸带的测量结果

测量点	S/cm	v/（m?s-1）
A	0.00
B	0.60	0.21
C	1.64	0.32
D	3.12±0.02	0.43
E	5.04	0.54
F	7.40	0.65
G	10.20

④如果将打点计时器打下A点作为计时起点，通过表1的数据，在图2中作出小车的速度时间图象；
⑤由图象可得小车运动的加速度为

2.75±0.05

 m/s²．（结果保留三位有效数字）

Answer 1

分析：①②探究小车速度随时间变化的关系的实验，所需的实验器材应该从实验的过程和步骤去考虑．
③刻度尺的读数需要估读，根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度可以求出某点的瞬时速度大小．
④利用描点法可以得出小车的速度时间图象．
⑤根据图象的物理量意义可知，在v-t图象中，图象的斜率表示加速度的大小．

解答：解：①在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，所需的实验步骤：
a、木板平放，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定，连接好电路，（此处所需的仪器有a、h）
b、穿纸带；挂钩码，（此处所需的仪器有bcg）
c、先接通电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源，（此处所需的仪器有f）
d、换纸带，加钩码，再做二次．
e、处理纸带，解出某位置的速度和运动过程的加速度．
由实验步骤可以看出需要的仪器有abcfgh．
②打点计时器还需要交流电源，为了得到小车的运动规律，还需要刻度尺来测量计数点之间的距离，用来计算速度和加速度，因此缺少的器材是AD．
③通过刻度尺读数时注意需要估读，故sD=3.12cm，由于需要估读在范围（3.12±0.02）cm内均正确，
根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度，有：
vD=

xCE

4T

=

(5.04-1.64)cm

4×0.02s

≈0.43m/s
④利用描点法得出图象如下所示：

⑤根据v-t图象的物理意义可知，图象的斜率表示加速度的大小，因此有：
a=

△v

△t

=

0.11m/s

4×10-2s

=2.75m/s2，由于作图存在误差在范围（2.75±0.05）m/s²内均正确．
故答案为：①abcfgh；②AD，③3.12±0.02，0.43；④如上图所示；⑤2.75±0.05．

点评：注意实验所需的实验器材应该从实验的过程和步骤去考虑；对于“探究小车速度随时间变化的规律”这样的基础实验，同学们一定要到实验室亲自操作，才能深刻理解实验步骤、注意事项、数据处理等问题的细节，同时要加强利用基本物理规律解决实验问题的能力．