题目内容

9.在“使用打点计时器测速度”的实验中,打点计时器使用的交流电源的频率为50Hz,记录小车运动的纸带如图1所示,在纸带上选择6个计数点A、B、C、D、E、F,相邻两计数点之间还有四个点未画出,AB、BC、CD、DE、EF间的距离分别是3.21cm、5.62cm、8.05cm、10.49cm、12.90cm.

(1)图中相邻两计数点间的时间为0.1s.
(2)根据学过的知识求出小车在各点处的速度分别为vA=0.2m/s,vB=0.44m/s,vC=0.68m/s,vD=0.93m/s,vE=1.2m/s;
(3)以打A点时为计时起点,建立v-t坐标系如图2所示.请在图中作出小车运动的速度与时间的关系图线:(4)根据图线小车运动的加速度为2.5m/s2.
(5)观察图象,图线与纵轴的交点表示的物理意义为A点的速度.
(6)分析本实验主要的误差来源受到阻力作用.

分析 依据频率为50Hz,即可确定相邻两计数点间的时间;
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,可以求出打纸带上各点时小车的瞬时速度大小;
根据描点作图法,即可画出速度与时间图线;
根据速度-时间图象解出斜率即是物体的加速度;
根据图象与纵坐标的交点,即为A的瞬时速度;
纸带下落过程中,受到摩擦阻力.

解答 解:(1)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,
(2)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,
所以vB=$\frac{0.0321+0.0562}{0.2}$m/s=0.44m/s
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,
所以vC=$\frac{0.0562+0.0805}{0.2}$m/s=0.68 m/s
根据中时刻速度等于平均速度,则有:vB=$\frac{{v}_{A}+{v}_{C}}{2}$,
解得:vA=2vB-vC=2×0.44-0.68=0.2m/s
vD=$\frac{0.0805+0.1049}{0.2}$m/s=0.93 m/s
vE=$\frac{0.1049+0.129}{0.2}$m/s=1.2 m/s
(3)描点作v-t图象如图所示:
(4)v-t图象中图线的斜率表示加速度,
在图线上找相距较远的两点根据加速度定义式求解加速度:
a=$\frac{1.2-0.2}{0.4}$=2.5m/s2,
(5)图线延长线与纵轴的交点表示t=0时的速度,即A点的速度;
(6)纸带在下落过程中,受到阻力作用;
故答案为:(1)0.1s,
(2)0.2m/s,0.44m/s,0.68m/s,0.93m/s,1.2m/s,
(3)如上图所示,
(4)2.5;
(5)A点的速度;
(6)受到阻力作用.

点评 注意速度-时间图象中斜率表示其加速度,并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.

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