Question

8．小雯同學進行“用打點計時器研究自由落體運動”實驗

（1）圖1中為電磁打點計時器，應選4～6V（“4～6V”或“220V”）交流（“直流”或“交流”）電源；
（2）指出圖1裝置中一處操作不合理的地方重錘沒有從靠近打點計時器處釋放；
（3）正確操作后得到如圖2的一條紙帶，計數點1、2、3、4、5、6與計數點0之間的距離標在上方（單位cm），則打下計數點5時紙帶速度的大小為v₅=1.39m/s，利用逐差法可求得當地的重力加速度g=9.36m/s²（以上結果均保留3位有效數字）
（4）小雯同學把計數點0作為計時起點，利用圖2的紙帶求得計數點1、2、3、4的瞬時速度的大小分別為v₁=0.61m/s、v₂=0.80m/s、v₃=0.99m/s、v₄=1.18m/s，并在坐標紙上作出圖3的v-t圖象，老師看后指出作圖有不合理的地方，請指出縱坐標和橫坐標物理量沒有單位；縱坐標標度不合理（或圖象沒在坐標的角平分線附近）．（寫出一條即可）

Answer 1

分析 為了紙帶有效地使用，重物應緊靠打點計時器，為了減小阻力的影響，紙帶應豎直，手抓著紙帶的上方．
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上5點時小車的瞬時速度大小；
依據圖象的橫縱坐標的物理量與單位，及圖線分布的合理性．

解答 解：（1）電磁打點計時器是使用4到6V的交流電源，
（2）在實驗時，應讓重物緊靠打點計時器，手拉著紙帶的上方，保持紙帶豎直，由靜止釋放，
因此不合理的地方是重錘沒有從靠近打點計時器處釋放．
（3）根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上5時小車的瞬時速度大小．
v₅=$\frac{{x}_{46}}{2T}$=$\frac{11.95-6.40}{2×0.02}×1{0}^{-2}$m/s=1.39m/s
根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，得：
a=$\frac{{x}_{36}-{x}_{03}}{9{T}^{2}}$=$\frac{11.95-4.29-4.29}{9×0.0{2}^{2}}×1{0}^{-2}$ m/s²=9.36 m/s²
（4）由圖3的v-t圖象，可知，橫縱坐標有物理量，但沒有單位，同時縱坐標標度不合理，導致圖線離坐標原點太遠，
故答案為：
（1）4～6V，交流；
（2）重錘沒有從靠近打點計時器處釋放；
（3）1.39，9.36；
（4）縱坐標和橫坐標物理量沒有單位；縱坐標標度不合理（或圖象沒在坐標的角平分線附近）．

點評 本題關鍵是明確打點計時器的工作原理和使用規范，注意人的兩手無法做到釋放紙帶的同時接通電源．要提高應用勻變速直線的規律以及推論解答實驗問題的能力，在平時練習中要加強基礎知識的理解與應用，注意有效數字的保留．