Question

4．某同學(xué)按圖a做“探究小車速度隨時(shí)間變化．的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)．
（1）請指出裝置中明顯的一處錯(cuò)誤是使用電池，實(shí)驗(yàn)開始前應(yīng)將小車靠近（選填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
（2）糾正錯(cuò)誤后，實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶，如圖b所示．圖中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)實(shí)際打的點(diǎn)沒有畫出，所使用交流電的頻率是50赫茲．已測得四段兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間離距依次為s₁=1.00cm、s₂=2.78cm、s₅=8.10cm、s₆=9.90cm，則小車的加速度是1.78m/s²，在打計(jì)數(shù)點(diǎn)5時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的速度是0.189 m/s．（本題結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）
（3）如因電網(wǎng)原因，儀器A實(shí)際使用的電源頻率低于50赫茲，則測出的加速度值比物體的實(shí)際加速度偏大（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）明確打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造和原理以及熟練應(yīng)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器即可正確解答該題；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上2點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小．
（3）要知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)頻率和周期的含義和關(guān)系，即可判斷測出的速度值與物體的實(shí)際速度之間的關(guān)系．

解答 解：（1）“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，圖中使用的打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，必須選用交流電源，因此不能電池，同時(shí)為了在紙帶上打更多的點(diǎn)，釋放小車前，小車應(yīng)該停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置．
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
x₆-x₃=a₃T² 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個(gè)加速度取平均值，有：
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$
在該題中即為：a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$，
代入數(shù)據(jù)解得：a≈1.78m/s²
據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過程中的平均速度，可得：
v₅=$\frac{{S}_{5}+{S}_{6}}{2T}$=$\frac{8.10+9.90}{2×0.1}×1{0}^{-2}$≈0.189m/s
（3）電源頻率低于低于50Hz時(shí)，實(shí)際打點(diǎn)周期將變大，而進(jìn)行計(jì)算時(shí)，仍然用0.10s，因此測出的速度數(shù)值將比物體的真實(shí)數(shù)值大．
故答案為（1）使用電池，靠近；（2）1.78，0.189；（3）偏大．

點(diǎn)評 對于基本實(shí)驗(yàn)儀器，要會(huì)正確使用，了解其工作原理，為將來具體實(shí)驗(yàn)打好基礎(chǔ)，對于實(shí)驗(yàn)裝置和工作原理，我們不僅從理論上學(xué)習(xí)它，還要從實(shí)踐上去了解它，自己動(dòng)手去做做．