Question

14．做匀加速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器（所接交流电源的频率是50Hz）．由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，如图所示，使每一条纸带下端与x轴重合，左边与y轴平行，将纸带并排贴在直角坐标系中．
（1）小车在第一段纸带对应的0.1s内中间时刻的瞬时速度是0.12m/s；
（2）小车的加速度是0.8m/s²．

Answer 1

分析 使用的方法是等效代替法解题，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．

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，即在第一个0.1s内，中间时刻的速度为：v=$\frac{0.012}{0.1}$m/s=0.12m/s
（2）

如图所示即相当于物体的速度-时间图象，则斜率即为加速度，横坐标每一纸带的宽度代表0.1s
故：a=$\frac{△v}{△t}$=$\frac{0.052-0.012}{0.55-0.05}$m/s²=0.8m/s²
故答案为：（1）0.12；（2）0.8．

点评 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．这种等效替代的方法减小了解题难度．