Question

5．（1）在DIS實(shí)驗(yàn)中通過測(cè)量遮光板的寬度以及用光電門測(cè)量遮光板通過光電門時(shí)遮光的時(shí)間的方法求得速度，該速度本質(zhì)上是平均速度（選填“平均速度”或“瞬時(shí)速度”）．若運(yùn)動(dòng)物體是從同一位置開始運(yùn)動(dòng)，而遮光板的寬度不同，在下表中的四個(gè)速度中，哪個(gè)更接近于物體通過光電門瞬間的速度？（4）（選填（1）、（2）、（3）或（4））

△S=0.020（m） （1）△t=0.043101（s） $\frac{△S}{△t}$=0.4640（m/s）	△S=0.015（m） （2）△t=0.032640（s） $\frac{△S}{△t}$=0.4596（m/s）
△S=0.010（m） （3）△t=0.021869（s） $\frac{△S}{△t}$=0.4573m/s）	△S=0.005（m） （4）△t=0.011160（s） $\frac{△S}{△t}$=0.4480（m/s）

（2）“用DIS測(cè)定加速度”的實(shí)驗(yàn)中，通過位移傳感器獲得小車運(yùn)動(dòng)的v-t圖象如圖（a）所示．小車在AB區(qū)域內(nèi)可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，此區(qū)域內(nèi)小車的加速度a=1.6 m/s²．
（3）如圖（b）所示為測(cè)量作勻加速直線運(yùn)動(dòng)小車的加速度，將寬度均為b的擋光片A、B固定在小車上，測(cè)得二者間距為d．當(dāng)小車勻加速經(jīng)過光電門時(shí)，測(cè)得兩擋光片先后經(jīng)過的時(shí)間△t₁和△t₂，則小車加速度a=$\frac{^{2}}{2d}（\frac{1}{△{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}^{2}}）$．

Answer 1

分析 （1）平均速度等于位移與時(shí)間的比值，當(dāng)時(shí)間取得極短，平均速度可以表示瞬時(shí)速度；
（2）在物體的v-t圖象中，斜率大小表示物體的加速度，斜率不變表示物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，圖象和橫坐標(biāo)圍成的面積表示位移，明確圖象的斜率、面積等含義即可解答．
（3）光電門測(cè)量滑塊瞬時(shí)速度的原理是遮光條通過光電門的速度可以用平均速度代替，即v=$\frac{t}$，求出小車經(jīng)過兩個(gè)光電門的速度，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式即可求出物體的加速度a．

解答 解：（1）通過測(cè)量遮光板的寬度以及用光電門傳感器測(cè)量遮光板通過光電門時(shí)遮光的時(shí)間這一方法求得運(yùn)動(dòng)物體的速度，該速度本質(zhì)是平均速度．當(dāng)時(shí)間取得越短，平均速度越趨向于瞬時(shí)速度，可知第（4）個(gè)速度更接近光電門的瞬時(shí)速度．
（2）由圖可知圖象AB部分為傾斜的直線，因此物體在AB部分做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，圖象的斜率的大小等于物體的加速度，因此有：
$a=\frac{△v}{△t}=\frac{1.0-0.2}{0.5}m/{s}^{2}=1.6m/{s}^{2}$；
（3）通過第一個(gè)光電門的速度：${v}_{1}=\frac{△{t}_{1}}$
通過第二個(gè)光電門的速度：${v}_{2}=\frac{△{t}_{2}}$
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移關(guān)系有：${v}_{2}^{2}-{v}_{1}^{2}=2ad$
解得小車的加速度為：a=$\frac{^{2}}{2d}（\frac{1}{△{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}^{2}}）$；
故答案為：（1）平均速度，（4）；（2）勻加速直線，1.6；（3）$\frac{^{2}}{2d}（\frac{1}{△{t}_{2}^{2}}-\frac{1}{△{t}_{1}^{2}}）$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了對(duì)v-t圖象的物理意義的理解與應(yīng)用，對(duì)v-t圖象要明確斜率的含義，知道在v-t圖象中圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積的含義等．解答本題的關(guān)鍵是掌握光電門測(cè)量滑塊瞬時(shí)速度的原理，