Question

4．某同學用如圖1所示的裝置來研究自由落體運動是什么性質的運動．
圖2是實驗中利用打點計時器記錄自由落體運動的軌跡時，得到的一條紙帶，紙帶上的點是從放手開始打下的連續的計數點．兩點之間的距離，S₁=9.6mm，S₂=13.4mm，S₃=17.3mm，S₄=21.1mm，相鄰兩計數點的時間間隔為T．電源頻率為50Hz．

（1）下列說法中正確的是AD
A．電火花打點計時器用的是220V交流電源
B．實驗中使用秒表測量時間
C．實驗時應先由靜止釋放紙帶，然后趕緊接通電源
D．求出的加速度一般比9.8m/s²小，是因為紙帶和重錘受到阻力
（2）通過對紙帶的分析，你認為自由落體運動是做變速（填“勻速”、“變速”）運動．你的判斷依據是：相同時間內物理下落的位移越來越大 ．
（3）根據紙帶上的數據，用逐差法求加速度的表達公式a=$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$，（用已知物理量符號表示），加速度大小a=9.6m/s²．（保留兩位有效數字）
（4）打點計時器打下F點，求物體在F點的速度公式V_F=$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$，（用已知物理量符號表示），大小為V_F=0.96m/s（保留兩位有效數字）

Answer 1

分析 （1）電火花計時器使用的是220V的交流電源，打點加速器每隔0.02s打一個點，可以直接讀出兩點的時間．做實驗時，應先接通電源，后釋放紙帶．
（2）通過相等時間內的位移判斷自由落體運動的性質．
（3）根據△x=aT²求加速度，a₁=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，a₂=$\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2{T}^{2}}$，然后求出加速度的平均值．
（4）某段時間內瞬時速度等于中間時刻的瞬時速度，根據這一推論求出F點的速度．

解答 解：（1）A、電火花打點計時器用的是220V交流電源，故A正確．
         B、打點計時器直接可以記錄時間，不需秒表．故B錯誤．
         C、實驗時應先接通電源，后釋放紙帶．故C錯誤．
         D、求出的加速度一般比9.8m/s²小，是因為紙帶和重錘受到阻力，使得加速度小于g．故D正確．
故選：AD．
（2）在相等時間內，紙帶的位移越來越大．所以紙帶做加速運動．
（3）由△x=aT²得，a₁=$\frac{{s}_{3}-{s}_{1}}{2{T}^{2}}$，a₂=$\frac{{s}_{4}-{s}_{2}}{2{T}^{2}}$，則a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}}{2}$=$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$．
代入數據得，a≈9.6m/s²．
（4）F點的瞬時速度等于EG間的平均速度，所以V_F=$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$，
代入數據得，v=0.96m/s．
故答案為：（1）AD；（2）變速，相同時間內物理下落的位移越來越大．
（3）$\frac{（{s}_{3}+{s}_{4}）-（{s}_{1}+{s}_{2}）}{4{T}^{2}}$；9.7；（4）$\frac{{s}_{3}+{s}_{4}}{2T}$；0.96．

點評 考查實驗原理，掌握實驗操作注意事項，同時解決本題的關鍵會對紙帶進行處理，從紙帶上會求瞬時速度和加速度，注意保留兩位有效數字．