题目内容

12.某位同学在实验室使用打点计时器:
(1)研究物体作自由落体运动的实验,有下列器材可供选择:
铁架台、重锤、电火花打点计时器及碳粉、纸带若干、220V交流电源、天平、秒表其中不必要的一种器材是:天平、秒表,缺少的一种器材是:刻度尺.
(2)测定匀变速直线运动的加速度实验中得到一段纸带,是一次实验中记录小车运动的纸带,图中A、B、C、D、E为相邻的计数点,(每相邻的两个计数点间有1个打印点未标出)该小车运动的加速度a=2.00m/s2,计数点D的瞬时速度vD=2.21m/s.(结果保留三位有效数字)

分析 从实验目的、实验原理角度出发得到待测量,确定实验器材.
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D点时小车的瞬时速度大小.

解答 解:(1)实验要测量重力加速度,根据公式△x=aT2,需要刻度尺测量位移;
故不需要天平、秒表,缺少刻度尺;
(2)由于每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔T=0.1s,
设A到B之间的距离为x1,以后各段分别为x2、x3、x4,
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=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{76-34-34}{0.04}×1{0}^{-2}$ m/s2=2.00m/s2
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D点时小车的瞬时速度大小.
vD=$\frac{{x}_{CE}}{2T}$=$\frac{76-34}{0.2}×1{0}^{-2}$ m/s=2.10m/s
故答案为:(1)天平、秒表;刻度尺;(2)2.00;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.注意单位的换算.

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