Question

小明與他的同伴在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗時，由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理，他從實驗室里借取了如下器材：a．電磁打點計時器；b．紙帶；c．鉤碼；d．低壓直流電源；e．天平；f．小車；g．細繩；h．一端附有定滑輪的長木板．
小明看后覺得不妥，請你思考一下，哪些器材必須使用，哪些多余，還缺少什么？
①必須使用的器材有：

abcfgh

②在以下備用器材中選擇在上述實驗中還缺少的器材有：

AD

A．刻度尺    B．鐵架臺     C．秒表     D．低壓交流電源     E．220V交流電源
③某次實驗用打點計時器使用交流電的頻率為50Hz，紙帶的記錄如圖1所示，從比較清晰的點起，分別標明A及B、C、D、E、F和G七個計數點，可獲得各計數點到A點的距離S及對應時刻小車的瞬時速度v，請將D點的測量結果填在表中的相應位置；

                                 表中紙帶的測量結果

測量點	S/cm	v/（m?s-1）
A	0.00
B	0.60	0.21
C	1.64	0.32
D	3.12±0.02	0.43
E	5.04	0.54
F	7.40	0.65
G	10.20

④如果將打點計時器打下A點作為計時起點，通過表1的數據，在圖2中作出小車的速度時間圖象；
⑤由圖象可得小車運動的加速度為

2.75±0.05

 m/s²．（結果保留三位有效數字）

Answer 1

分析：①②探究小車速度隨時間變化的關系的實驗，所需的實驗器材應該從實驗的過程和步驟去考慮．
③刻度尺的讀數需要估讀，根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度可以求出某點的瞬時速度大�。�
④利用描點法可以得出小車的速度時間圖象．
⑤根據圖象的物理量意義可知，在v-t圖象中，圖象的斜率表示加速度的大小．

解答：解：①在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗中，所需的實驗步驟：
a、木板平放，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定，連接好電路，（此處所需的儀器有a、h）
b、穿紙帶；掛鉤碼，（此處所需的儀器有bcg）
c、先接通電源，然后放開小車，讓小車拖著紙帶運動，打完一條后立即關閉電源，（此處所需的儀器有f）
d、換紙帶，加鉤碼，再做二次．
e、處理紙帶，解出某位置的速度和運動過程的加速度．
由實驗步驟可以看出需要的儀器有abcfgh．
②打點計時器還需要交流電源，為了得到小車的運動規(guī)律，還需要刻度尺來測量計數點之間的距離，用來計算速度和加速度，因此缺少的器材是AD．
③通過刻度尺讀數時注意需要估讀，故sD=3.12cm，由于需要估讀在范圍（3.12±0.02）cm內均正確，
根據勻變速直線運動中時間中點的瞬時速度等于該過程中的平均速度，有：
vD=

xCE

4T

=

(5.04-1.64)cm

4×0.02s

≈0.43m/s
④利用描點法得出圖象如下所示：

⑤根據v-t圖象的物理意義可知，圖象的斜率表示加速度的大小，因此有：
a=

△v

△t

=

0.11m/s

4×10-2s

=2.75m/s2，由于作圖存在誤差在范圍（2.75±0.05）m/s²內均正確．
故答案為：①abcfgh；②AD，③3.12±0.02，0.43；④如上圖所示；⑤2.75±0.05．

點評：注意實驗所需的實驗器材應該從實驗的過程和步驟去考慮；對于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這樣的基礎實驗，同學們一定要到實驗室親自操作，才能深刻理解實驗步驟、注意事項、數據處理等問題的細節(jié)，同時要加強利用基本物理規(guī)律解決實驗問題的能力．