Question

瞬時速度是一個重要的物理概念．但在物理實驗中通常只能通過

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v

=

△s

△t

（△s為擋光片的寬度，△t為擋光片經過光電門所經歷的時間）的實驗方法來近似表征物體的瞬時速度．這是因為在實驗中無法實現△t或△s趨近零．
為此人們設計了如下實驗來研究物體的瞬時速度．如圖所示，在水平導軌的A處放置一光電門，讓載有輕質擋光片（寬度為△s）的小車與細線、鉤碼連接，從P點靜止運動，再利用處于A處的光電門記錄下擋光片經過A點所經歷的時間△t．接下來，改用不同寬度的擋光片重復上述實驗，最后運用公式

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v

=

△s

△t

計算出不同寬度的擋光片從A點開始在各自△s區域內的

.

v

A，并作出

.

v

-△t可圖，如圖所示．
（1）本實驗需要的步驟有：

 

A．小車質量應遠大于鉤碼質量
B．實驗前需要平衡摩擦力
C．小車每次實驗必須從同一點開始運動
D．小車后面必須連接紙帶，并使用打點計時器
（2）根據描點，請你在坐標系內畫出可

.

v

-△t圖線．
（3）根據可

.

v

-△t圖線，可知小車的加速度大小約為

 

m/s²，擋光片經過A點時的瞬間速度大小約為

 

m/s．（保留兩位有效數字）

Answer 1

分析：該題運用公式

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v

=

△s

△t

計算出不同寬度的擋光片從A點開始在各自△s區域內的

.

v

A，來表示不同位置的瞬時速度，并作出

.

v

-△t可圖，然后求出小車的加速度及通過A點的瞬時速度．所以該運動必須是同一種勻變速運動，所以小車每次必須從同一點出發．

解答：解：（1）該題運用公式

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v

=

△s

△t

計算出不同寬度的擋光片從A點開始在各自△s區域內的

.

v

A，來表示不同位置的瞬時速度，并作出

.

v

-△t可圖，然后求出小車的加速度及通過A點的瞬時速度．所以該運動必須是同一種勻變速運動，所以小車每次必須從同一點出發．只要該運動是勻變速運動即可，所以不必要實驗前需要平衡摩擦力以及要滿足小車質量應遠大于鉤碼質量．速度可以通過擋光片的寬度除以擋光時間求得，所以不需要打點計時器和紙帶．故A、B、D錯誤，C正確．
故選C．
   （2）該圖線為一直線，偏離較遠的點可以舍去．
   （3）根據圖線的斜率求出加速度為0.55-0.57m/s²，當△t趨向于0時，所表示的速度為A點的瞬時速度，從圖象上看出，為0.51-0.53m/s．

點評：解決本題的關鍵知道該題運用公式

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v

=

△s

△t

計算出不同寬度的擋光片從A點開始在各自△s區域內的

.

v

A，來表示不同位置的瞬時速度，并作出

.

v

-△t可圖，然后求出小車的加速度及通過A點的瞬時速度．