题目内容

某同学利用打点计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况,图1所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点(后面计数点未画出),相邻计数点间有4个点迹未画出.(打点计时器每隔0.02s打出一个点)

(1)为研究小车的运动,此同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF…等各段纸带剪下,将剪下的纸带一端对齐,按顺序贴好,如图2所示.简要说明怎样判断此小车是否做匀变速直线运动.
方法:______.
(2)在图2中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.31cm、x4=8.94cm、x5=9.57cm、x6=10.20cm,则打下点迹A时,小车运动的速度大小是______m/s,小车运动的加速度大小是______m/s2.(本小题计算结果保留两位有效数字)
【答案】分析:(1)纸带的长度分别等于x=v平均t,因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s,即时间t相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比;而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度,最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,还等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比.
(2)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,由此可求出E点的速度,根据逐差法求出加速度,根据vt=v+at,可求出F点的速度.
解答:解:(1)它们的长度分别等于x=v平均t,因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1s,即时间t相等,所以纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比;而此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度,最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,还等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比,因此图2中的B、D、F、H、J、L,各点连起来恰好为一直线,说明每相邻两个纸袋相差的长度相等,即△x=aT2,所以说明小车做匀变速直线运动.
故答案为:连接纸带左上角(上方中点或纸带中点)为一条直线或每条纸带比前一条纸带长度增加量相等.
(2)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,由此可得:

根据匀变速直线运动的推论△x=aT2,有:
x6-x3=3a1T2    ①
x5-x2=3a2T2     ②
x4-x1=3a3T2     ③
      ④
联立①②③④解得:≈0.63m/s2
故答案为:0.74,0.63.
点评:本题借助实验考查了匀变速直线的规律以及推论的应用,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用,提高解决问题能力.
练习册系列答案
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(1)下面是实验的主要步骤:
①安装好气垫导轨,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平;
②向气垫导轨通入压缩空气;
③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧,将纸带穿过打点计时器与弹射架并固定在滑块1的左端,调节打点计时器的高度,直至滑块拖着纸带移动时,纸带始终在水平方向;
④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳;
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间;
⑥先
接通打点计时器的电源
接通打点计时器的电源
,然后
放开滑块1
放开滑块1
,让滑块带动纸带一起运动;
⑦取下纸带,重复步骤④⑤⑥,选出理想的纸带如图b所示;
⑧测得滑块1的质量310g,滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g.完善实验步骤⑥的内容.
(2)已知打点计时器每隔0.02s打一个点,计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为
0.620
0.620
kg?m/s;两滑块相互作用以后系统的总动量为
0.618
0.618
kg?m/s(保留三位有效数字).
(3)试说明(2)中两结果不完全相等的主要原因是
纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用
纸带与打点计时器限位孔有摩擦力的作用

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