Question

9．如圖1所示，將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，使重物帶動(dòng)紙帶從靜止開始自由下落，利用此裝置可以測(cè)定重力加速度．

（1）所需器材有：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、帶鐵夾的鐵架臺(tái)和帶夾子的重物，此外還需CD（填字母代號(hào)）中的器材．
A．直流電源
B．天平及砝碼
C．4至6V交流電源
D．毫米刻度尺
（2）下列實(shí)驗(yàn)操作步驟正確的是BC
A．實(shí)驗(yàn)所用的重物可用實(shí)心泡沫球
B．應(yīng)調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使其兩限位孔連線在豎直方向
C．實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
D．實(shí)驗(yàn)時(shí)先釋放小球后再接通電源
（3）實(shí)驗(yàn)中得到的一條紙帶如圖2所示，從比較清晰的點(diǎn)起，每2個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50Hz），分別標(biāo)明0、1、2、3、4．測(cè)得x₁=29.3mm，x₂=45.6mm，x₃=60.3mm，x₄=76.2mm，則物體在打下點(diǎn)2時(shí)的速度大小為1.32m/s，物體的加速度大小為9.63m/s²．該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的重力加速度偏小，其主要原因是實(shí)驗(yàn)中存在摩擦力及空氣的阻力．（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理確定所需測(cè)量的物理量，從而確定所需的測(cè)量器材．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)的原理以及操作中的注意事項(xiàng)確定正確的操作步驟．
（3）根據(jù)某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度求出點(diǎn)2的瞬時(shí)速度，根據(jù)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一恒量求出物體的加速度大�。�

解答 解：（1）實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要4-6V的交流電源，需要用刻度尺測(cè)量點(diǎn)跡間的距離，從而求解瞬時(shí)速度和加速度，實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量質(zhì)量，則不需要天平和砝碼．故選：CD．
（2）A、實(shí)驗(yàn)所用的重物應(yīng)質(zhì)量大一些，故A錯(cuò)誤．
B、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)調(diào)整打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，使其兩限位孔連線在豎直方向，故B正確．
C、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先使重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故C正確．
D、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，再釋放小球，故D錯(cuò)誤．
故選：BC．
（3）點(diǎn)2的瞬時(shí)速度${v}_{2}=\frac{{x}_{2}+{x}_{3}}{2T}$=$\frac{（45.6+60.3）×1{0}^{-3}}{2×0.04}$m/s=1.32m/s，根據(jù)△x=aT²，運(yùn)用逐差法得，物體的加速度a=$\frac{{x}_{3}+{x}_{4}-{x}_{1}-{x}_{2}}{4{T}^{2}}$=$\frac{（60.3+76.2-29.3-45.6）×1{0}^{-3}}{4×0.0{4}^{2}}$m/s²=9.63m/s²．
該實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的重力加速度偏小，其主要原因是實(shí)驗(yàn)中存在摩擦力及空氣的阻力．
故答案為：（1）CD；（2）BC；（3）1.32；9.63；實(shí)驗(yàn)中存在摩擦力及空氣的阻力．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，主要是勻變速直線運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用．