Question

4．某同學(xué)用如圖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)沿平板做勻變速直線運(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)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2所示，則S₂=2.98cm，S₅=13.20cm．
（3）該同學(xué)在圖3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．
（4）根據(jù)$\frac{s}{t}$-t圖線判斷，小車(chē)在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a=4.7m/s²．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理和數(shù)據(jù)處理可知需要的儀器；
（2）刻度尺的讀數(shù)需要估讀，在讀數(shù)時(shí)要注意；
（3）利用描點(diǎn)法可以正確畫(huà)出圖象；
（4）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出據(jù)$\frac{s}{t}$與t的函數(shù)關(guān)系，結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)明確斜率和截距的含義即可正確解答．

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)之間的距離處理數(shù)據(jù)，故選AC．
（2）根據(jù)刻度尺的示數(shù)可知，s₂=2.98cm，由于需要估讀因此在范圍2.97～2.99cm內(nèi)均正確．
（3）利用描點(diǎn)法得出圖象以及2、5兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)如下所示：

（4）由s=v₀t+$\frac{1}{2}$at²得：$\frac{s}{t}$=v₀+$\frac{1}{2}$at，因此$\frac{s}{t}$-t圖線為傾斜的直線．
根據(jù)$\frac{s}{t}$-t圖線與$\frac{s}{t}$的交點(diǎn)，得出在打0計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度v₀=0.19m/s，在范圍內(nèi)0.16～0.20m/s內(nèi)均正確；
由于$\frac{s}{t}$表示中間時(shí)刻速度，所以$\frac{s}{t}$-t圖線的時(shí)間擴(kuò)大為原來(lái)的兩倍，
根據(jù)$\frac{s}{t}$-t圖線的斜率求出它在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度a=4.70 m/s²．在范圍4.50～5.10m/s²內(nèi)均正確．
故答案為：（1）A，C；（2）（2.97～2.99），（13.19～13.21）；（3）如上圖所示；（4）（4.50～5.10）．

點(diǎn)評(píng) 注意單位的換算和有效數(shù)字的保留，不同的尺有不同的精確度，注意精確度問(wèn)題和估讀，加強(qiáng)基礎(chǔ)物理規(guī)律在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用．