Question

9．如图1所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．回答下列问题：（计算结果保留3为有效数字）

（1）实验中除用到合适的电源、打点计时器、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还必须用到的测量工具是刻度尺；
（2）图2是实验打出的一条纸带，由打出的点可以判断，纸带的左（选填“左”或“右”）端与重物上的夹子相连接：
（3）A、B、C、D、E、F、G是纸带上连续的点，相邻两点间的时间间隔T=0.02s，由图2可知，打下D点时重物下落的速度v_D=2.33m/s；
（4）以打下A点时为0时刻，将D点对应的速度描在图3的v-t图中（图中已描出其余各点的速度），并在图3中作出v-t图象；
（5）根据作出的v-t图象，可求得v_A=1.75m/s；重力加速度g=9.60m/s²．

Answer 1

分析 纸带处理时需刻度尺．用打点计时器做实验时，实验步骤要求先接通电源，让打点计时器正常工作后，释放纸带．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．用描点法画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．根据图象的斜率表示加速度求解．

解答 解：（1）纸带处理时需刻度尺；
（2）重物下落时做匀加速运动，故纸带上的点应越来越远，故应该是左端连接重物；
（3）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，为：
v_D=$\frac{0.3310-0.2380}{2×0.02}$=2.33m/s
（4）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线．

（5）速度时间图象的斜率表示加速度，则有：
a=k=9.6m/s²
通过v-t图象得打A点时重物下落的速度为1.76m/s．
故答案为：
（1）刻度尺；
（2）左；
（3）2.33；
（4）如图所示；
（5）1.75，9.60．

点评 本题是利用自由落体运动测定重力加速度．注意打点计时器的使用方法，能熟练根据匀变速直线运动的公式求解速度和加速度等物理量，要知道实验过程中重物受到空气阻力和限位孔与纸带间的摩擦阻力等作用对实验结果的影响．