实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度)

实验一测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度)1.利用如图所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度.一斜面上安装有两个光电门,其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处,光电门甲的位置可移动.当一带有遮光片的滑块自斜面上端滑下时,与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量,每次都使滑块从同一点由静止开始下滑,并用米尺测量甲、乙之间的距离x,记下相应的t值,所得数据如表中所示.x(m)0.5000.6000.7000.8000.9000.950t(ms)292.9371.5452.3552.8673.8776.4xt1.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图:(1)若滑块所受摩擦力为一常量,滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是

xt=-12at+vt(2)根据表中给出的数据,在下图给出的坐标纸上画出xt-t图线[答案]如图所示 (3)由所画出的xt-t图线,得出滑块加速度的大小为a=2.0(1.8~2.2)m/s2(保留2位有效数字)[解析](1)沿斜面向下是匀加速运动,反过来也可以看成是初速度为vt的沿斜面向上的匀减速运动,由位移公式有x=vtt-12at2,由于要画xt-t图像,所以可将上式变形为xt=-a2t(2)xt-t图线如图所示(3)由xt=-a2t+vt,可知图像的斜率k=-a2,解得a=-2k=2.2.[2022·杭州二中模拟]某兴趣小组研究小物块与平板间动摩擦因数的特点,实验装置如图甲所示,AB是半径足够大的四分之一圆轨道,与平板BCD在B点相切,正方体小物块密度较大、体积较小.实验步骤如下:(1)用游标卡尺测量出正方体小物块的棱长d,游标卡尺的示数如图乙,则读数为d=10.50mm;

(2)将小物块从A点由静止释放,在小物块停止处标记为D;(3)在BD间放置一光电门C,测量放置光电门位置与B点的距离x;(4)测量从A点由静止释放时小物块经过光电门的时间t;(5)在B、D之间移动光电门的位置,重复步骤(3)(4)则每次小物块经过光电门的瞬时速度可视为v=

dt;(用所测量的物理量符号表示(6)根据多次测量得到的数据,以光电门与B点的距离x为横轴,以小物块经过光电门所用的时间的倒数1t为纵轴,作出1t-x(7)由图像分析可知,沿BD方向该小物块与平板间的动摩擦因数变小(选填“变大”“变小”或“不变”).

[解析](1)由图可知该游标卡尺的分度值是0.05mm,游标尺上的0刻度在10~11mm之间,游标尺上第10格与主尺刻度对齐,所以游标卡尺读数为d=10mm+10×0.05mm=10.50mm.(5)因为小物块的棱长较小,小物块经过光电门的平均速度可视为瞬时速度,故v=dt(7)由图像可知1t与x为线性关系,图像斜率k为一定值,根据kd=Δt-1dΔx=ΔvΔt'·Δt'Δx=a·1v,其中Δt'表示小物块通过Δ3.[2022·义乌中学模拟]某同学利用频闪照相法研究小球做竖直上抛运动的规律,上升阶段的部分频闪照片如图所示,已知频闪时间间隔为T,1、3和1、5像点间的实际距离分别为h1、h2,则小球运动到像点4时的速度大小为

h2-h12T;小球上升的加速度大小为

2h1-h24[解析]根据匀变速直线的中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度,故可得小球运动到像点4时的速度大小为v4=h2-h12T.根据匀变速直线运动的推论,即Δx=aT24.[2022·东阳中学模拟]小明与他的同伴在做测定匀变速直线运动的加速度的实验时,由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理,他同伴从实验室里借取了如下器材:①电磁打点计时器②天平③低压交流电源④细绳⑤纸带⑥小车⑦钩码⑧停表⑨一端有滑轮的长木板(1)多余的器材为②⑧;

(2)为达到实验目的,还需要的器材是刻度尺;

(3)小明在实验中打出了一条纸带,已知打点计时器打点的时间间隔为0.02s,他按打点先后顺序每5个点取1个计数点,得到了O、A、B、C、D五个计数点,如图所示,则相邻两个计数点之间的时间间隔为0.10s.用刻度尺量得OA=1.50cm,AB=1.90cm,BC=2.30cm,CD=2.70cm,打C点时纸带的速度大小为0.25m/s.该匀变速直线运动的加速度的大小a=0.40m/s2.

[解析](1)根据实验的步骤,结合实验的原理确定实验所需的器材,知道打点计时器使用的是交流电压,打点计时器可以测量时间,不需要停表,在该实验中不需要测量小车的质量,不需要天平,所以多余的器材为天平和停表,故选②⑧.(2)为了得到小车的运动规律,还需要刻度尺来测量计数点之间的距离,用来计算速度和加速