Question

用图所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律．

主要实验步骤如下：

a．安装好实验器材，接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次．

b．选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F……所示．

c．通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E……点时小车的速度，分别记作v₁、v₂、v₃、v₄、v₅……

d．以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图所示．

结合上述实验步骤，请你完成下列任务：

(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有________和________(填选项前的字母)．

A．电压合适的50 Hz交流电源

B．电压可调的直流电源

C．刻度尺

D．秒表

E．天平(含砝码)

(2)在图中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v－t图像 _______________．

(3)观察v－t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是________．v－t图像斜率的物理意义是__________________．

(4)描绘v－t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动．用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上计，对Δt的要求是________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差________(选填“有关”或“无关”)．

(5)早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的．当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想．请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的 __________________________________________________________  ．

Answer

A； C； 小车的速度随时间均匀变化； 加速度； 越小越好； 有关； 见解析；

【解析】

（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有电压合适的50 Hz交流电源，供打点计时器使用；还需要刻度尺，来测量各点的位移大小，从而算出各自速度大小；故选A、C；
（2）根据标出计数点A、B、D、E对应的坐标点位置，及C点对应的时间，从而确定C点的位置，再将各点平滑连接，如图所示：

（3）由v-t图象，是过原点的一条直线，可知，速度随着时间是均匀变化的，说明小车是做匀变速直线运动；图象的斜率，表示小车的加速度；
（4）当不知道小车是否做匀变速直线运动，若用平均速度 表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对△t的要求是越小越好，即，才使得平均速度接近瞬时速度；从实验的角度看，对于选取的△x大小与速度测量的误差有关；
（5）“斜面实验”小球做匀加速直线运动，若小球的初速度为零，依据运动学速度公式，则速度与时间成正比，那么位移与时间的平方成正比，因此只需要测量小球在不同位移内对应的时间，从而可检验小球的速度是否随着时间均匀变化。