實驗一　測量做直線運動物體的瞬時速度(加速度)

實驗一測量做直線運動物體的瞬時速度(加速度)1.利用如圖所示的裝置可測量滑塊在斜面上運動的加速度.一斜面上安裝有兩個光電門,其中光電門乙固定在斜面上靠近底端處,光電門甲的位置可移動.當(dāng)一帶有遮光片的滑塊自斜面上端滑下時,與兩個光電門都相連的計時器可以顯示出遮光片從光電門甲至乙所用的時間t.改變光電門甲的位置進(jìn)行多次測量,每次都使滑塊從同一點由靜止開始下滑,并用米尺測量甲、乙之間的距離x,記下相應(yīng)的t值,所得數(shù)據(jù)如表中所示.x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4xt1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作圖:(1)若滑塊所受摩擦力為一常量,滑塊加速度的大小a、滑塊經(jīng)過光電門乙時的瞬時速度vt、測量值x和t四個物理量之間所滿足的關(guān)系式是

xt=-12at+vt(2)根據(jù)表中給出的數(shù)據(jù),在下圖給出的坐標(biāo)紙上畫出xt-t圖線[答案]如圖所示 (3)由所畫出的xt-t圖線,得出滑塊加速度的大小為a=2.0(1.8~2.2)m/s2(保留2位有效數(shù)字)[解析](1)沿斜面向下是勻加速運動,反過來也可以看成是初速度為vt的沿斜面向上的勻減速運動,由位移公式有x=vtt-12at2,由于要畫xt-t圖像,所以可將上式變形為xt=-a2t(2)xt-t圖線如圖所示(3)由xt=-a2t+vt,可知圖像的斜率k=-a2,解得a=-2k=2.2.[2022·杭州二中模擬]某興趣小組研究小物塊與平板間動摩擦因數(shù)的特點,實驗裝置如圖甲所示,AB是半徑足夠大的四分之一圓軌道,與平板BCD在B點相切,正方體小物塊密度較大、體積較小.實驗步驟如下:(1)用游標(biāo)卡尺測量出正方體小物塊的棱長d,游標(biāo)卡尺的示數(shù)如圖乙,則讀數(shù)為d=10.50mm;

(2)將小物塊從A點由靜止釋放,在小物塊停止處標(biāo)記為D;(3)在BD間放置一光電門C,測量放置光電門位置與B點的距離x;(4)測量從A點由靜止釋放時小物塊經(jīng)過光電門的時間t;(5)在B、D之間移動光電門的位置,重復(fù)步驟(3)(4)則每次小物塊經(jīng)過光電門的瞬時速度可視為v=

dt;(用所測量的物理量符號表示(6)根據(jù)多次測量得到的數(shù)據(jù),以光電門與B點的距離x為橫軸,以小物塊經(jīng)過光電門所用的時間的倒數(shù)1t為縱軸,作出1t-x(7)由圖像分析可知,沿BD方向該小物塊與平板間的動摩擦因數(shù)變小(選填“變大”“變小”或“不變”).

[解析](1)由圖可知該游標(biāo)卡尺的分度值是0.05mm,游標(biāo)尺上的0刻度在10~11mm之間,游標(biāo)尺上第10格與主尺刻度對齊,所以游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d=10mm+10×0.05mm=10.50mm.(5)因為小物塊的棱長較小,小物塊經(jīng)過光電門的平均速度可視為瞬時速度,故v=dt(7)由圖像可知1t與x為線性關(guān)系,圖像斜率k為一定值,根據(jù)kd=Δt-1dΔx=ΔvΔt'·Δt'Δx=a·1v,其中Δt'表示小物塊通過Δ3.[2022·義烏中學(xué)模擬]某同學(xué)利用頻閃照相法研究小球做豎直上拋運動的規(guī)律,上升階段的部分頻閃照片如圖所示,已知頻閃時間間隔為T,1、3和1、5像點間的實際距離分別為h1、h2,則小球運動到像點4時的速度大小為

h2-h12T;小球上升的加速度大小為

2h1-h24[解析]根據(jù)勻變速直線的中間時刻的瞬時速度等于這段時間的平均速度,故可得小球運動到像點4時的速度大小為v4=h2-h12T.根據(jù)勻變速直線運動的推論,即Δx=aT24.[2022·東陽中學(xué)模擬]小明與他的同伴在做測定勻變速直線運動的加速度的實驗時,由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理,他同伴從實驗室里借取了如下器材:①電磁打點計時器②天平③低壓交流電源④細(xì)繩⑤紙帶⑥小車⑦鉤碼⑧停表⑨一端有滑輪的長木板(1)多余的器材為②⑧;

(2)為達(dá)到實驗?zāi)康?還需要的器材是刻度尺;

(3)小明在實驗中打出了一條紙帶,已知打點計時器打點的時間間隔為0.02s,他按打點先后順序每5個點取1個計數(shù)點,得到了O、A、B、C、D五個計數(shù)點,如圖所示,則相鄰兩個計數(shù)點之間的時間間隔為0.10s.用刻度尺量得OA=1.50cm,AB=1.90cm,BC=2.30cm,CD=2.70cm,打C點時紙帶的速度大小為0.25m/s.該勻變速直線運動的加速度的大小a=0.40m/s2.

[解析](1)根據(jù)實驗的步驟,結(jié)合實驗的原理確定實驗所需的器材,知道打點計時器使用的是交流電壓,打點計時器可以測量時間,不需要停表,在該實驗中不需要測量小車的質(zhì)量,不需要天平,所以多余的器材為天平和停表,故選②⑧.(2)為了得到小車的運動規(guī)律,還需要刻度尺來測量計數(shù)點之間的距離,用來計算速度和加速