题目
在“研究匀变速直线运动”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个点进行研究,这七个点和刻度尺标度的对照情况如图所示。(打点计时器的频率为50Hz)B C D E F G-|||-0cm 6 7 8 9 10 11(1)由图可以知道,A、B两点的时间间隔是 ____ s,A点到D点的距离是 ____ cm;(2)某同学通过测量发现,(xBC-xAB)与(xCD-xBC)、(xDE-xCD)……基本相等。这表明,在实验误差允许的范围之内,拖动纸带的小车做的是 ____ 运动;(3)打B点时小车的瞬时速度vB= ____ m/s。(小数点后保留3位)
在“研究匀变速直线运动”的实验中,某同学选出了一条清晰的纸带,并取其中的A、B、C、D、E、F、G七个点进行研究,这七个点和刻度尺标度的对照情况如图所示。(打点计时器的频率为50Hz)

(1)由图可以知道,A、B两点的时间间隔是 ____ s,A点到D点的距离是 ____ cm;
(2)某同学通过测量发现,(xBC-xAB)与(xCD-xBC)、(xDE-xCD)……基本相等。这表明,在实验误差允许的范围之内,拖动纸带的小车做的是 ____ 运动;
(3)打B点时小车的瞬时速度vB= ____ m/s。(小数点后保留3位)

(1)由图可以知道,A、B两点的时间间隔是 ____ s,A点到D点的距离是 ____ cm;
(2)某同学通过测量发现,(xBC-xAB)与(xCD-xBC)、(xDE-xCD)……基本相等。这表明,在实验误差允许的范围之内,拖动纸带的小车做的是 ____ 运动;
(3)打B点时小车的瞬时速度vB= ____ m/s。(小数点后保留3位)
题目解答
答案
解:(1)电源的频率为50Hz,且AB之间有4个计数点,则AB两点的时间间隔为T=0.02s×5=0.1s;
刻度尺的分度值为0.1cm,需要估读到下一位,则A到D点的距离为4.20cm;
(2)在误差允许的范围内,在连续相等的时间内位移差基本相同,说明小车做的是匀变速直线运动,而且计数点之间的位移越来越大,则做的是匀加速直线运动;
(3)在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度,则${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{2.50×1{0}^{-2}}{2×0.1}m/s=0.125m/s$。
故答案为:(1)0.10;4.20;(2)匀加速直线;(3)0.125
刻度尺的分度值为0.1cm,需要估读到下一位,则A到D点的距离为4.20cm;
(2)在误差允许的范围内,在连续相等的时间内位移差基本相同,说明小车做的是匀变速直线运动,而且计数点之间的位移越来越大,则做的是匀加速直线运动;
(3)在匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度,则${v}_{B}=\frac{{x}_{AC}}{2T}=\frac{2.50×1{0}^{-2}}{2×0.1}m/s=0.125m/s$。
故答案为:(1)0.10;4.20;(2)匀加速直线;(3)0.125
解析
考查要点:本题主要考查学生对打点计时器实验的理解,包括时间间隔的计算、刻度尺读数、匀变速直线运动的判断及瞬时速度的计算。
解题核心思路:
- 时间间隔:明确打点计时器的工作频率与相邻计数点间的时间关系;
- 刻度尺读数:注意分度值及有效数字的读取规则;
- 运动性质判断:通过相邻位移差是否相等,判断是否为匀变速;
- 瞬时速度计算:利用匀变速推论,通过相邻位移的平均速度求解中间时刻速度。
破题关键点:
- 时间间隔计算:相邻计数点间包含的点数决定时间间隔;
- 刻度尺读数:读到分度值的下一位(估读);
- 位移差规律:匀变速的特征是相邻相等时间内的位移差相等;
- 中间时刻速度公式:$v_B = \frac{x_{AC}}{2T}$。
第(1)题
时间间隔计算
打点计时器频率为50Hz,周期$T=0.02\ \text{s}$。若A、B两点间包含4个未标出的点,则总时间间隔为:
$t = (4+1) \times 0.02\ \text{s} = 0.10\ \text{s}$
A到D点距离
刻度尺分度值为$0.1\ \text{cm}$,需读到$0.01\ \text{cm}$。由图示读数:
- A点对应$0.00\ \text{cm}$,D点对应$4.20\ \text{cm}$
- 距离为:
$x_{AD} = 4.20\ \text{cm}$
第(2)题
运动性质判断
若$(x_{BC} - x_{AB})$、$(x_{CD} - x_{BC})$等相等,说明相邻相等时间内的位移差相等,符合匀变速直线运动特征。因位移差为正,速度增大,故为匀加速直线运动。
第(3)题
瞬时速度计算
在匀变速中,B点速度等于AC段的平均速度:
$v_B = \frac{x_{AC}}{2T}$
其中$x_{AC} = 2.50\ \text{cm} = 0.0250\ \text{m}$,$T=0.10\ \text{s}$,代入得:
$v_B = \frac{0.0250}{2 \times 0.10} = 0.125\ \text{m/s}$