Question

某同学用如图所示装置探究重物下落的速度随时间变化规律
（1）电火花计时器的工作电源为______220V（填“直流”或“交流”），频率50Hz，则两邻两个计时点间的时间为______s．
（2）打出的纸带如图所示，实验时纸带的______端应和重物相连接．（选填“甲”或“乙”）
（3）在测定重物下落加速度的实验中，上图为一次实验得到的一条纸带，纸带上每相邻的两计数点间都有四个点未画出，按时间顺序取为0、1、2、3、4、5、6七个计数点，用米尺量出1、2、3、4、5、6点到0点的距离如图所示（单位：cm）．由纸带数据计算可得打计数点4时小车的瞬时速度大小 v₄=______m/s．
（4）本实验操作中，能否先放纸带，后开电源？答：______（填“能”或“不能”）
（5）要探究重物下落速度随时间变化规律，试写出主要实验步骤？答：______
（6）本实验测各计数点速度时，误差产生的可能原因有？答：______．

Answer 1

【答案】分析：（1）了解打点计时器的构造和构造原理即可正确解答；
（2）物体做加速运动，根据纸带上计数点之间的间距可判断重物与那端相连；
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小可以正确求出打计数点4时小车的瞬时速度大小；
（4）熟练使用打点计时器，明确释放纸带和接通电源之间的先后关系；
（5）根据实验原理，本着先进行实验，后数据处理的原则可正确求解；
（6）明确实验原理，知道实验需要进行哪些物理量的测量，正确分析误差产生的原因．
解答：解：（1）根据打点计时器的工作原理可知，电火花打点计时器是使用220伏交流电源的仪器，其打点周期与交流电周期相同，若交流电的频率50Hz，则其打点周期为0.02s．
故答案为：交流，0.02s．
（2）物体做加速运动，计数点之间的距离越来越大，因此实验时纸带的乙端与重物相连．
故答案为：乙．
（3）根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度大小等于该过程中的平均速度大小，有：

由于计数点4是好几段位移的中点，因此可以用其它位移除以相应时间求出打计数点4时物体速度大小．
故答案为：4.04-4.08m/s．
（4）在实验中为了使打点稳定，同时为了在纸带上打出更多的点，提高纸带的利用率，一定要先接通电源打点，后释放物体运动，顺序不能颠倒．
故答案为：不能．
（5）根据实验原理，本着先进行实验，后数据处理的原则，故可以设计步骤为：
故答案为：①测各段距离，算出1、2、3、4、5点速度，
②求出各段加速度或作v-t图线，
③由计算结果或v-t图线得出结论．
（6）实验中需要测量各个计数点之间的距离，因此测量时会产生偶然误差，物体下落过程中存在空气阻力以及纸带与打点计时器之间的摩擦都会对实验造成影响，若电源工作频率不稳定，而在进行数据处理仍然按打点周期为0.02s计算会造成误差．
故答案为：刻度尺本身不准确，读数的偶然误差，电压频率不能稳定在50Hz，空气阻力，纸带受到摩擦．
点评：明确实验原理，了解具体实验操作，熟练应用基本物理知识解答实验问题，并能依据实验原理和有关数据的测量进行误差分析．