Question

20．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$\overline v$=$\frac{△s}{△t}$（△s為擋光片的寬度，△t為擋先片經(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)觀△t或△s趨近零．力此人們設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)來研究物體的瞬時(shí)速度．如圖1所示，在傾斜導(dǎo)軌的A處放置一光電門，讓載有輕質(zhì) 擋光片（寬度為△s）的小車從P點(diǎn)靜止下滑，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)鉬公式v=$\frac{△s}{△t}$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v_A，并可作出v-△t圖象，如圖1所示．

（1）根據(jù)描點(diǎn)，請?jiān)趫D2的坐標(biāo)系內(nèi)畫出v-△t圖線．
（2）若每次實(shí)痺擋起片的前邊沿到A點(diǎn)的速度為υ₀，小車的加速度為a，請寫出圖象對應(yīng)的方程$\overline{v}$=v₀+$\frac{1}{2}a•△t$，結(jié)合所作圖線得出小車的加速度大小約為0.56m/s²，擋光片經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的瞬時(shí)速度大小約為0.52m/s．（保留兩位有效數(shù)字）
（3）改用不同鐺光片重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)操作的注意事項(xiàng)（寫出一點(diǎn)即可）是：更換擋光片時(shí)要保證其前沿始終處于小車同一位置；或者每次實(shí)驗(yàn)要保證小車從同一位置P釋放．

Answer 1

分析 采用描點(diǎn)法把點(diǎn)擬合成一條直線．
每一個(gè)$\frac{△s}{△t}$代表了△t過程中的中間時(shí)刻速度，△s發(fā)生了改變，中間時(shí)刻也改變了．
運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)速度時(shí)間公式求解．

解答 解：（1）根據(jù)題意，離圖象相差太遠(yuǎn)，即為錯(cuò)誤點(diǎn)，應(yīng)該刪除，如圖所示：
（2）每一個(gè)$\frac{△s}{△t}$代表了△t過程中的中間時(shí)刻速度，
可知小車的加速度大小a=$\frac{△\overline{v}}{2△t}$，那么圖象對應(yīng)的方程：$\overline{v}$=v₀+$\frac{1}{2}a•△t$，
依據(jù)圖線可知，a=0.56m/s²
擋光片經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)的瞬間速度大小為：v=v′-at=0.541-0.56×0.03=0.52m/s
（3）改用不同擋光片重復(fù)實(shí)驗(yàn)時(shí)操作的注意事項(xiàng)：①改用不同寬度的擋光片時(shí)應(yīng)使前沿始終處于小車的同一位置
②每次實(shí)驗(yàn)都應(yīng)該保持小車由P點(diǎn)靜止釋放
故答案為：
（1）如上圖所示；（2）$\overline{v}$=v₀+$\frac{1}{2}a•△t$，0.56（0.55～0.57 ），0.52（0.51～0.53）；
 （3）更換擋光片時(shí)要保證其前沿始終處于小車同一位置；或者每次實(shí)驗(yàn)要保證小車從同一位置P釋放．

點(diǎn)評 畫圖象時(shí)不能畫成折線，如果那樣毫無意義．
我們要熟悉勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和一些規(guī)律．