Question

瞬時(shí)速度是一個(gè)重要的物理概念．但在物理實(shí)驗(yàn)中通常只能通過（△s為擋光片的寬度，△t為擋光片經(jīng)過光電門所經(jīng)歷的時(shí)間）的實(shí)驗(yàn)方法來近似表征物體的瞬時(shí)速度．這是因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中無法實(shí)現(xiàn)△t或△s趨近零．
為此人們設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)來研究物體的瞬時(shí)速度．如圖所示，在水平導(dǎo)軌的A處放置一光電門，讓載有輕質(zhì)擋光片（寬度為△s）的小車與細(xì)線、鉤碼連接，從P點(diǎn)靜止運(yùn)動(dòng)，再利用處于A處的光電門記錄下?lián)豕馄��?jīng)過A點(diǎn)所經(jīng)歷的時(shí)間△t．接下來，改用不同寬度的擋光片重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，最后運(yùn)用公式計(jì)算出不同寬度的擋光片從A點(diǎn)開始在各自△s區(qū)域內(nèi)的，并作出可圖，如圖所示．
（1）本實(shí)驗(yàn)需要的步驟有：______
A．小車質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量
B．實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力
C．小車每次實(shí)驗(yàn)必須從同一點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)
D．小車后面必須連接紙帶，并使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器
（2）根據(jù)描點(diǎn)，請你在坐標(biāo)系內(nèi)畫出可圖線．
（3）根據(jù)可圖線，可知小車的加速度大小約為______m/s²，擋光片經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的瞬間速度大小約為______m/s．（保留兩位有效數(shù)字）

Answer 1

解：（1）該題運(yùn)用公式計(jì)算出不同寬度的擋光片從A點(diǎn)開始在各自△s區(qū)域內(nèi)的，來表示不同位置的瞬時(shí)速度，并作出可圖，然后求出小車的加速度及通過A點(diǎn)的瞬時(shí)速度．所以該運(yùn)動(dòng)必須是同一種勻變速運(yùn)動(dòng)，所以小車每次必須從同一點(diǎn)出發(fā)．只要該運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)即可，所以不必要實(shí)驗(yàn)前需要平衡摩擦力以及要滿足小車質(zhì)量應(yīng)遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量．速度可以通過擋光片的寬度除以擋光時(shí)間求得，所以不需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶．故A、B、D錯(cuò)誤，C正確．
故選C．
（2）該圖線為一直線，偏離較遠(yuǎn)的點(diǎn)可以舍去．
（3）根據(jù)圖線的斜率求出加速度為0.55-0.57m/s²，當(dāng)△t趨向于0時(shí)，所表示的速度為A點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從圖象上看出，為0.51-0.53m/s．
分析：該題運(yùn)用公式計(jì)算出不同寬度的擋光片從A點(diǎn)開始在各自△s區(qū)域內(nèi)的，來表示不同位置的瞬時(shí)速度，并作出可圖，然后求出小車的加速度及通過A點(diǎn)的瞬時(shí)速度．所以該運(yùn)動(dòng)必須是同一種勻變速運(yùn)動(dòng)，所以小車每次必須從同一點(diǎn)出發(fā)．
點(diǎn)評(píng)：解決本題的關(guān)鍵知道該題運(yùn)用公式計(jì)算出不同寬度的擋光片從A點(diǎn)開始在各自△s區(qū)域內(nèi)的，來表示不同位置的瞬時(shí)速度，并作出可圖，然后求出小車的加速度及通過A點(diǎn)的瞬時(shí)速度．