Question

【題目】用圖所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規律．

主要實驗步驟如下：

a．安裝好實驗器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次．

b．選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O(t＝0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數點，如圖2中A、B、C、D、E、F……所示．

c．通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……

d．以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖所示．

結合上述實驗步驟，請你完成下列任務：

(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有________和________(填選項前的字母)．

A．電壓合適的50 Hz交流電源

B．電壓可調的直流電源

C．刻度尺

D．秒表

E．天平(含砝碼)

(2)在圖中已標出計數點A、B、D、E對應的坐標點，請在該圖中標出計數點C對應的坐標點，并畫出v－t圖像 _______________．

(3)觀察v－t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據是________．v－t圖像斜率的物理意義是__________________．

(4)描繪v－t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運動．用平均速度表示各計數點的瞬時速度，從理論上計，對Δt的要求是________(選填“越小越好”或“與大小無關”)；從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差________(選填“有關”或“無關”)．

(5)早在16世紀末，伽利略就猜想落體運動的速度應該是均勻變化的．當時只能靠滴水計時，為此他設計了如圖所示的“斜面實驗”，反復做了上百次，驗證了他的猜想．請你結合勻變速直線運動的知識，分析說明如何利用伽利略“斜面實驗”檢驗小球的速度是隨時間均勻變化的 __________________________________________________________ ．

Answer 1

【答案】A； C； 小車的速度隨時間均勻變化； 加速度； 越小越好； 有關； 見解析；

【解析】

（1）在下列儀器和器材中，還需要使用的有電壓合適的50 Hz交流電源，供打點計時器使用；還需要刻度尺，來測量各點的位移大小，從而算出各自速度大小；故選A、C；
（2）根據標出計數點A、B、D、E對應的坐標點位置，及C點對應的時間，從而確定C點的位置，再將各點平滑連接，如圖所示：

（3）由v-t圖象，是過原點的一條直線，可知，速度隨著時間是均勻變化的，說明小車是做勻變速直線運動；圖象的斜率，表示小車的加速度；
（4）當不知道小車是否做勻變速直線運動，若用平均速度 表示各計數點的瞬時速度，從理論上講，對△t的要求是越小越好，即，才使得平均速度接近瞬時速度；從實驗的角度看，對于選取的△x大小與速度測量的誤差有關；
（5）“斜面實驗”小球做勻加速直線運動，若小球的初速度為零，依據運動學速度公式，則速度與時間成正比，那么位移與時間的平方成正比，因此只需要測量小球在不同位移內對應的時間，從而可檢驗小球的速度是否隨著時間均勻變化。