Question

3．某同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)在斜面上的運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)步驟如下：
a．安裝好實(shí)驗(yàn)器材．
b．接通電源后，讓拖著紙帶的小車(chē)沿平板斜面向下運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次．選出一條點(diǎn)跡比較清晰的紙帶，舍去開(kāi)始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始，每?jī)蓚�(gè)打點(diǎn)間隔取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中0、1、2…6點(diǎn)所示．
c．測(cè)量1、2、3…6計(jì)數(shù)點(diǎn)到0計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離，分別記作：S₁、S₂、S₃…S₆．
d．通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，該同學(xué)判斷出小車(chē)沿平板做勻加速直線運(yùn)動(dòng)．
e．分別計(jì)算出S₁、S₂、S₃…S₆與對(duì)應(yīng)時(shí)間的比值$\frac{{S}_{1}}{{t}_{1}}$、$\frac{{S}_{2}}{{t}_{2}}$、$\frac{{S}_{3}}{{t}_{3}}$、…、$\frac{{S}_{6}}{{t}_{6}}$．
f．以$\frac{S}{t}$為縱坐標(biāo)、t為橫坐標(biāo)，標(biāo)出$\frac{S}{t}$與對(duì)應(yīng)時(shí)間t的坐標(biāo)點(diǎn)，劃出$\frac{S}{t}$-t圖線．
結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：
①實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)及時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙）、小車(chē)、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有A和C．（填選項(xiàng)代號(hào)）
A．電壓合適的50Hz交流電源    B．電壓可調(diào)的直流電源  C．刻度尺    D．秒表       E．天平       F．重錘
②將最小刻度為1mm的刻度尺的0刻線與0計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)齊，0、1、2、5計(jì)數(shù)點(diǎn)所在位置如圖3所示，則
S₂=2.98cm，S₅=13.20cm．
③該同學(xué)在圖4中已標(biāo)出1、3、4、6計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)，請(qǐng)你在該圖中標(biāo)出與2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出$\frac{S}{t}$-t圖．
④根據(jù)$\frac{S}{t}$-t圖線判斷，在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度v₀=0.18m/s；它在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a=4.8m/s²．

Answer 1

分析 ①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)器材分析答題；
②根據(jù)圖示刻度尺讀出其示數(shù)；
③根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象；
④求出圖象的函數(shù)表達(dá)式，然后根據(jù)函數(shù)表達(dá)式與圖象求出瞬時(shí)速度與加速度．

解答 解：①實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫(xiě)紙）、小車(chē)、平板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開(kāi)關(guān)外，在下列的器材中，必須使用的有電壓合適的50Hz交流電源給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供 電，需要用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄了小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，不需要秒表，該實(shí)驗(yàn)中不需要測(cè)量質(zhì)量，因此不需要天平，實(shí)驗(yàn)中 有小車(chē)帶動(dòng)紙帶運(yùn)動(dòng)，因此不需要重錘，故選：A、C．
②由圖示刻度尺可知，其分度值為1mm，S₂=2.98cm，S₅=13.20cm；
③在坐標(biāo)系內(nèi)描出、25兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后根據(jù)坐標(biāo)系內(nèi)描出的點(diǎn)作出圖象如圖所示：

④根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移時(shí)間關(guān)系：s=v₀t+$\frac{1}{2}$at²，整理得：$\frac{s}{t}$=v₀+$\frac{1}{2}$at，
因此圖象的縱軸截距大小表示初速度的大小，圖象的斜率表示加速度的大小，
由圖示圖象可得：v₀=0.18m/s，$\frac{1}{2}$a=k=$\frac{0.78-0.18}{0.25}$=2.4，加速度：a=4.8m/s²；
故答案為：①A；C；②2.98；13.20；③圖象如圖所示；④0.18；4.8．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了實(shí)驗(yàn)器材、刻度尺讀數(shù)、作圖象、求初速度與加速度問(wèn)題；應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是常用的使用數(shù)據(jù)處理方法；要掌握應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的方法，要明確圖象的斜率、截距的含義，加強(qiáng)數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中的應(yīng)用．