Question

如圖甲所示，用包有白紙的質量為m（kg）的圓柱棒代替紙帶和重物，蘸有顏料的毛筆固定在電動機上并隨之轉動，代替打點計時器．當燒斷懸掛圓柱棒的線后，圓柱棒豎直自由下落，毛筆就在圓柱棒表面的紙上畫出記號，如圖乙所示，設毛筆接觸棒時不影響棒的運動．測得記號之間的距離依次為20.0mm，44.0mm，68.0mm，92.0mm，116.0mm，140.0mm，已知電動機銘牌上標有“1200r/min”字樣，由此研究圓柱棒的運動情況．根據以上內容，回答下列問題：
（1）毛筆畫相鄰兩條線的時間間隔T=

0.05

s，圖乙中的

左

端是圓柱棒的懸掛端（填“左”或“右”）．
（2）根據圖乙所給的數據，可知毛筆畫下記號D時，圓柱棒下落的速度v_D=

1.60

m/s；圓柱棒豎直下落的加速度a=

9.60m/s²

m/s²．（結果保留三位有效數字）

Answer 1

分析：了解該實驗裝置的原理，它類似于打點計時器，蘸有顏料的毛筆隨電動機轉一圈就在圓柱棒面上的紙上畫出記號，這就像打點計時器每隔一定時間就打一個點．數據的處理思路與打點計時器打出來的紙帶處理一樣．
利用勻變速直線運動的推論，可計算出打出某點時紙帶運動的瞬時速度．

解答：解：（1）電動機的轉速n=1200 r/min，所以周期T=

1

n

=

1

1200

 min=0.05 s，圓柱棒豎直自由下落，速度越來越大，因此毛筆所畫出的記號之間的距離越來越大，因此左端的記號后畫上，所以左端是懸掛端．
（2）勻變速直線運動的中間時刻的瞬時速度等于這一段的平均速度v_D=

(68.0+92.0)×10-3

2×0.05

 m/s=1.60 m/s，
加速度a=

△x

T2

=9.60    m/s²．
故答案為：（1）0.05　左　（2）1.60　9.60 m/s²

點評：該實驗裝置是根據打點計時器的特點和實驗原理進行設計新的實驗．
數據的處理思路與打點計時器打出來的紙帶處理一樣．