解题思路:(1)根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,可以求出打纸带上C点时小车的瞬时速度大小.(2)了解实验的装置和工作原理.清楚重物的运动过程和速度的变化,再判断纸带的哪一段与重物相连.若纸带匀变速直线运动,测得纸带上的点间距,利用匀变速直线运动的推论,可计算出打出某点时纸带运动的加速度.
(1)由于计时器打点的时间间隔为0.02s,相邻两个计数点之间还有四个点图中未画出,所以相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s.
根据匀变速直线运动的推论公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:xCD-xAB=2a1T2,xDE-xBC=2a2T2,为了更加准确的求解加速度,
我们对两个加速度取平均值得:a=[1/2](a1+a2),解得:a=-0.2m/s2,
相邻的计数点的间距逐渐增大,所以纸带做加速运动,所以速度方向与加速度方向相同.
由于先打出A点,依次打出B、C、D等,所以运动方向为从C点指向B点,所以小车加速度方向是从C点指向B点.
根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度,vC=
xBD
tBD=0.06m/s.
(2)①电火花计时器的工作电压为220v,频率为50Hz,打点周期是0.02 s.
②从图上看出,从乙端往甲端,相邻的计数点距离越来越大,也就说明纸带速度越来越大.
由于重物下落速度逐渐变大,所以打点计时器先打出9点,而与重物相连的纸带一端在实验时是处于下端,也就是计时器先打点的位置,所以纸带的乙端与重物相连.
③根据运动学公式得:△x=gt2,
重力加速度g=
△x
(m-n)t2=
0.0392-0.0204
5×0.022m/s2=9.4m/s2.
④当地的重力加速度数值为9.8m/s2,大于实验测出的加速度,所以重物下落过程中除了重力还受到了向上的阻力,这个阻力主要是重物与纸带受到摩擦阻力和空气阻力.
故答案为:(1)0.2;b;0.06;(2)①220V;50Hz;②乙;③9.4;④纸带与打点计时器间有摩擦力作用和重物受空气阻力作用.
点评:
本题考点: 测定匀变速直线运动的加速度.
考点点评: 要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.对于纸带数据的处理,要注重匀变速直线运动规律的应用.要注意实际操作时哪些问题的存在对实验具有影响,从动力学角度加以分析.