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研究物體勻變速直線運動實驗裝置

 發布時間：2023-07-13 22:28:30

① 甲、乙兩同學利用打點計時器所記錄的紙帶來研究做勻變速直線運動小車的運動情況，（1）甲同學實驗裝置如

①先連接實驗器材，後穿紙帶，再連接小車，最後打點並選擇紙帶進行數據處理；
故答案為：EDBCA；
②打點計時器的工作頻率為50HZ，每隔0.02s打一次電，每相賣旦鄰兩點之間還有4個記錄點未畫出，共5個0.02s，故T=0.1s；
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等於該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上A點時小車的瞬時速度大小．
vA=

x0B
2T
=
0.0674
0.2
=0.34m/s
③設0到A之間的距離為x1，以後各段分別為x2、x3、x4，
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：x3-x1=2a1T2
x4-x2=2a2T2
為了更加准確的求解加速度，我們對兩個加速度取平均值
得：a=
1
2
（a1+a2）
即小車運動的加速度計算表達式為：a=
XBD?XOB
4T2
=
0.1505?0.0674?0.0674
4×(0.1)2
m/s2=0.39m/s2
④當電源頻率低於低於50Hz時，實際打點周期將變大，根據運動學公式△x=at2得：真實的加速度值就會偏小，
所以測量的加速度值與真實的加速度值相比是歲殲偏大．
（2）由圖象及題意可知，物體做初速度中雀擾為零的勻變速直線運動，
則x=
1
2
at2，
所以x-t2圖象的斜率k=
1
2
a，
由圖象可知，k=
△x
△t2
≈0.47m/s2，
故答案為：（1）①EDBCA
②0.34
③0.39
④偏大
（2）
1
2
a，0.47．

② 某同學研究勻變速直線運動的規律時，實驗裝置如圖：其中A為砂桶和砂，B為定滑輪，C為小車，D為紙帶，E為

（1）由實驗裝置圖象可知，打點計時器用的必須是交流電，圖中用的是專直流電，所以屬採用的電源不對，
（2）小車釋放的位置應該靠近計時器，以便測量更多的數據來減小誤差．
（3）勻變速直線運動相鄰的相等時間內的位移之差是個定值，則x34-x12=2（x12-x01），
解得：x34=2×（6.11-3.00）+6.11=12.33cm
故選：乙
（4）1點瞬時速度等於02段的平均速度，故：
v1＝

x02
2T
＝
0.03+0.0611
0.2
＝0.456m/s
（5）根據推論公式△x=aT2，有：
a=
△x
T2
＝
0.0611?0.03
0.01
＝3.11m/s2
故答案為：（1）打點計時器應接交流電源；（2）小車釋放的位置應該靠近計時器；（3）乙；（4）0.456；（5）3.11．

③ 做探究勻變速直線運動的實驗需要哪些器材 像打點計時器,紙帶之類的,最好全一點.

打點計時器、紙帶、刻度尺、水平台、光滑些的長木板,定滑輪、細線、鉤碼.

④ 研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖（a）所示，其中斜面傾角可調。打點計時器的工作頻率為50Hz。紙帶

（來1）DCBA（2）0.1（3）

⑤ 某學生利用「研究勻變速直線運動」的實驗裝置來測量一個質量m=50g的重錘下落時的加速度值，該學生將重錘

（1）①實驗操作：先接通電源，然後釋放紙帶，讓重錘自由落下，再關閉電源．
②根據勻變速直線運動的推論△x=aT2，有：
x6-x3=3a1（2T）2…①
x5-x2=3a2（2T）2…②
x4-x1=3a3（2T）2…③
a=

a1+a2+a3
3
…④
聯立①②③④解得：a=
(x6+x5+x4)?(x3+x2+x1)
36T2
；
代入數據解得：a=9.60m/s2．
（2）根據實驗原理可知，造成該實驗誤差的主要原因是物體下落過程中存在摩擦阻力，一是小球下落的空氣阻力，二是紙帶和限位孔之間的摩擦．
故答案為：（1）接通電源，關閉電源，
(x6+x5+x4)?(x3+x2+x1)
36T2
；9.60，（2）物體下落過程中存在摩擦阻力

⑥ 研究小車勻變速直線運動的實驗裝置如圖1所示，其中斜面傾角θ可調，打點計時器的工作頻率為50Hz，紙帶上

（1）在實驗過程中應先固定打點計時器，再放置小車，然後打開電源，最後釋放小車回，所以正確的順序是答DCBA．
（2）每隔4點或每5個點取一個計數點時，相臨計數點的時間間隔均為0.1s．
（3）勻變速直線運動中，平均速度等於中間時刻的瞬時速度，
v1=

0.0339+0.0377
2×0.1
=0.36m/s，
v3=
0.0415+0.0453
2×0.1
=0.43m/s，
（4）根據加速度定義得：
a=
△v
△t
=0.35m/s2．
故答案為：（1）DCBA
（2）0.1
（3）0.36，0.43，（4）0.35

⑦ 如圖所示的裝置叫做阿特伍德機，是阿特伍德創制的一種著名力學實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規律。

（1）3；（2）

⑧ 某同學用如圖甲所示的實驗裝置研究勻變速直線運動．實驗步驟如下：A．安裝好實驗器材；B．讓小車拖著紙帶

（1）實驗中，除打點計時器（含紙帶、復寫紙）、小車、平板、鐵架台、導線及內開關外，在容下列的器材中，必須使用的有電壓合適的50Hz交流電源給打點計時器供電，需要用刻度尺測量計數點之間的距離處理數據，故選：AD
（2）根據勻變速直線運動的推論相鄰的相等時間內的位移之差是個定值得：
s3-s2=s2-s1
解得：s3+s1=2s2
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等於該過程中的平均速度得：
vc＝

s2+s3
2T
=
s2+s3
10t

故答案為：
（1）AD；（2）s3+s1=2s2；
s2+s3
10t

⑨ 如圖所示的裝置叫做阿特伍德機，是阿特伍德創制的一種著名力學實驗裝置，用來研究勻變速直線運動的規律．

（1）設滑輪兩側物體運動的加速度大小為a，繩的張力為T，B下落距離h用時為t1；自由內下落距離容h用時為t2．根據牛頓第二定律，研究A有：
T-Mg=Ma
研究BC有：
Mg+

Mg
4
?T＝(M+
M
4
)a
根據運動學公式：h＝
1
2
at12h＝
1
2
gt22
代入數據聯立解得：
t1
t2
＝
3
1

（2）設物體C的質量為m，根據牛頓第二定律研究A有：
T-Mg=Ma
研究BC有：
Mg+mg-T=（M+m）a
令T≤1.2Mg，解得：m≤0.5M
答：（1）若物體C的質量為
M
4
，物體B從靜止開始下落一段距離的時間與自由落體下落同樣的距離所用時間的比值為3：1．
（2）如果連接AB的輕繩能承受的最大拉力為1.2Mg，那麼對物體C的質量為m≤0.5M．

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