题目内容

13.在“研究匀变速直线运动”的实验中,我们得到如图所示的纸带数据(图中的点是每5个点为一个计数点,纸带的运动方向向左),则C点的瞬时速度为0.13m/s,小车做匀减速运动.则小车的加速度大小为0.30m/s2.(结果保留两位有效数字)

分析 根据某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求出C点的瞬时速度,根据连续相等时间内的位移之差是一恒量求出小车的加速度大小.

解答 解:C点的瞬时速度${v}_{C}=\frac{{x}_{BD}}{2T}=\frac{(4.36-1.75)×1{0}^{-2}}{0.2}$m/s=0.13m/s.
因为xAB=1.75cm,xBC=1.46cm,xCD=1.15cm,xDE=0.86cm,可知在连续相等时间内的位移之差近似相等,可知小车做匀减速直线运动.
根据△x=aT2,运用逐差法得,加速度a=$\frac{{x}_{CE}-{x}_{AC}}{4{T}^{2}}$=$\frac{(5.22-3.21-3.21)×1{0}^{-2}}{4×0.01}$=-0.30m/s2,负号表示方向.
故答案为:0.13m/s,匀减速,0.30.

点评 解决本题的关键掌握纸带的处理方法,会通过纸带求解瞬时速度和加速度,关键是匀变速直线运动推论的运用,注意有效数字的保留.

练习册系列答案
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1.某实验小组采用如图1所示的装置研究“小车运动变化规律”.打点计时器工作频率为50Hz.
实验的部分步骤如下:
a.将木板的左端垫起,以平衡小车的摩擦力;
b.在小车中放入砝码,纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;
c.将小车停在打点计时器附近,接通电源,释放小车,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列的点,断开电源;
d.改变钩码或小车中砝码的质量,更换纸带,重复b、c的操作.

(1)设钩码质量为m1、砝码和小车总质量为m2,重力加速度为g,则小车的加速度为:a=$\frac{{m}_{1}g}{{m}_{2}+{m}_{1}}$.(用题中所给字母表示);
(2)如图2是某次实验中得到的一条纸带,在纸带上取计数点O、A、B、C、D和E,用最小刻度是毫米的刻度尺进行测量,读出各计数点对应的刻度x,通过计算得到各计数点到O的距离s以及对应时刻小车的瞬时速度v.请将C点对应的测量xC值和计算速度vC值填在表中的相应位置.
计数点x/cms/cmv/(m•s-1
O1.000.30
A2.341.340.38
B4.043.040.46
C5.00
D8.337.330.61
E10.909.900.70
(3)实验小组通过绘制△v2-s图线来分析运动规律(其中△v2=v2-v02,v是各计数点对应时刻小车的瞬时速度,v0是O点对应时刻小车的瞬时速度).他们根据实验数据在图3中标出了O、A、B、D、E对应的坐标点,请你在该图中标出计数点C对应的坐标点,并画出△v2-s图线.
(4)实验小组绘制的△v2-s图线的斜率k=$2\frac{{{m_1}g}}{{{m_1}+{m_2}}}$(用题中所给字母表示),若发现该斜率大于理论值,其原因可能是木板的左侧垫的过高.

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