Question

5．（1）在DIS實(shí)驗(yàn)中通過測量遮光板的寬度以及用光電門測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，測得二者間距為d．當(dāng)小車勻加速經(jīng)過光電門時(shí)，測得兩擋光片先后經(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）通過測量遮光板的寬度以及用光電門傳感器測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)鍵是掌握光電門測量滑塊瞬時(shí)速度的原理，