题目内容

1.(1)将木块从木板上某处释放,让打点计时器在与木块相连的纸带上打下一系列的点,如图1所示,利用该纸带上的数据可算出木块下滑的加速度a=2.50m/s2(取3位有效数字),已知交流电的频率为50Hz.

(2)某同学用如图2所示装置测量自由落体中的重力加速度g,所用交流电频率为50Hz.在所选纸带上取某点为0号计数点,然后每3个点取一个计数点,所测量数据及其标记符号如图3所示.该同学用两种方法处理数据(T为相邻两计数点的时间间隔):
方法A:由g1=$\frac{{x}_{2}-{x}_{1}}{{T}^{2}}$,g2=$\frac{{x}_{3}-{x}_{1}}{{T}^{2}}$…,g5=$\frac{{x}_{6}-{x}_{5}}{{T}^{2}}$,再取平均值g=8.667m/s2;
方法B:由g1=$\frac{{x}_{4}-{x}_{1}}{3{T}^{2}}$,g2=$\frac{{x}_{5}-{x}_{2}}{3{T}^{2}}$,g3=$\frac{{x}_{6}-{x}_{3}}{3{T}^{2}}$,再取平均值g=8.673m/s2.
①从实验装置看,该同学所用的是电压为220V的交流 (填“交流”或“直流”)电源.操作步骤中释放纸带和接通电源的先后顺序应该是先接通电源,后释放纸带.
②数据处理时应选择方法B(A或B)更合理,这样可以减少实验的系统(系统或偶然)误差.

分析 (1)根据匀变速直线运动的△x=at2可求加速度;
(2)题关键要明确打点计时器是使用交流电源的仪器,使用时应先接通电源,等打点计时器打点稳定后再释放纸带,否则将产生很大的误差.
本实验中误差来源有重物下落过程中会受到空气阻力、纸带和限位孔之间存在阻力、刻度尺测量长度时产生误差等.

解答 解:(1)计数点间的时间间隔T=0.02s×5=0.1s,木块下滑的加速度a=$\frac{{S}_{BD}-{S}_{OB}}{(2T)^{2}}$=$\frac{0.0602+0.0853-0.0102-0.0353}{0.{2}^{2}}$=2.50m/s2;
(2)①打点计时器是使用交流电源的仪器,操作步骤中应是先接通电源后释放纸带;
②方法A中,求重力加速度的平均值,正好S2、S3、S4、S5相约掉,因此S1、S6对实验结果有影响;
而方法B中,求重力加速度的平均值,是后三段减前三段,故S1、S2、S3、S4、S5、S6对实验结果有影响.
B方案较合理,因为长度越长测量越接近准确值,而B方案中是用后三段减去前三段的,这样可以减少实验的 系统误差;
故答案为:(1)2.50;(2)①交流,先接通电源后释放纸带;②B,系统.

点评 考查求物体的加速度问题,应明确各物理实验仪器的工作原理和使用方法,明确实验原理、注意事项以及减小误差的措施是解决实验问题的关键.

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