Question

4．某同學按圖a做“探究小車速度隨時間變化．的規律”實驗．
（1）請指出裝置中明顯的一處錯誤是使用電池，實驗開始前應將小車靠近（選填“遠離”或“靠近”）打點計時器
（2）糾正錯誤后，實驗中得到一條紙帶，如圖b所示．圖中相鄰兩個計數點間還有四個點實際打的點沒有畫出，所使用交流電的頻率是50赫茲．已測得四段兩個計數點間離距依次為s₁=1.00cm、s₂=2.78cm、s₅=8.10cm、s₆=9.90cm，則小車的加速度是1.78m/s²，在打計數點5時小車運動的速度是0.189 m/s．（本題結果均保留3位有效數字）
（3）如因電網原因，儀器A實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際加速度偏大（選填“偏大”、“不變”或“偏小”）．

Answer 1

分析 （1）明確打點計時器的構造和原理以及熟練應用打點計時器即可正確解答該題；
（2）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2點時小車的瞬時速度大小．
（3）要知道打點計時器的打點頻率和周期的含義和關系，即可判斷測出的速度值與物體的實際速度之間的關系．

解答 解：（1）“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，圖中使用的打點計時器，必須選用交流電源，因此不能電池，同時為了在紙帶上打更多的點，釋放小車前，小車應該停在靠近打點計時器的位置．
（2）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：
x₄-x₁=3a₁T² 
x₅-x₂=3a₂T² 
x₆-x₃=a₃T² 
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值，有：
a=$\frac{{a}_{1}+{a}_{2}+{a}_{3}}{3}$
在該題中即為：a=$\frac{（{s}_{4}+{s}_{5}+{s}_{6}）-（{s}_{1}+{s}_{2}+{s}_{3}）}{9{T}^{2}}$，
代入數據解得：a≈1.78m/s²
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，實際打點周期將變大，而進行計算時，仍然用0.10s，因此測出的速度數值將比物體的真實數值大．
故答案為（1）使用電池，靠近；（2）1.78，0.189；（3）偏大．

點評 對于基本實驗儀器，要會正確使用，了解其工作原理，為將來具體實驗打好基礎，對于實驗裝置和工作原理，我們不僅從理論上學習它，還要從實踐上去了解它，自己動手去做做．