胡弦
【方法概述】
1.根據(jù)紙帶判斷物體的運動情況
(1)如果紙帶上的點間隔均勻,說明物體做勻速直線運動,如果s為相鄰兩點間距,T為打點的周期,則勻速直線運動的速度v=s1T。
(2)設相鄰點間距分別為s1、s2、s3……若s2-s1=s3-s2=s4-s3=……=sn+1-sn=Δs,則說明物體做勻變速直線運動。
2.求打下某一點時紙帶運動的瞬時速度
如圖1所示:已知物體做勻變速直線運動,欲求打下第n個點時紙帶的瞬時速度,由(n-1)點到(n+1)點這段時間的中間時刻恰好為打下n點的時刻,可知打下n點時的瞬時速度應等于這段時間內的平均速度,即 vn=v=sn+sn+112T
3.根據(jù)紙帶上的點求勻變速直線運動的加速度
(1)原理一物體以加速度A做勻變速直線運動,在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔(T)內的位移(sn和sn+1)之差Δs是一個常數(shù),即Δs=sn+1-sn=aT2。故測出紙帶上各相鄰點的間距后,可利用求解。也可用sM-sN=(M-N)aT2 求a。
(2)求解方法:
(a)“逐差法”求解s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2,分別求出a1=s4-s113T2,a2=s5-s213T2,a3=s6-s313T2。然后取平均值,即a=a1+a2+a313為物體運動的加速度。
(b)v-t圖象法先根據(jù)求出打第n個點時的瞬時速度,作出v-t圖象,圖線的斜率即為物體運動的加速度。①求出v1=s1+s212T,v2=s2+s312T,v3=s3+s412T,v4=s4+s512T,v5=s5+s612T。②作出v-t圖象如下圖。③圖3中的斜率即為物體的加速度,即a=Δv1ΔT。
【分級例題】基本題
例1如4圖所示的四條紙帶,是某同學練習使用打點計時器得到的紙帶(紙帶的左端先通過打點計時器).從點跡的分布情況可以斷定:紙帶 是勻速通過打點計時器的,紙帶是越走越快的,紙帶是開始越走越快,后來又越走越慢的.若所用電源的頻率是50 Hz,圖中D紙帶,從A點通過計時器到B點通過計時器,歷時s,位移為 m,這段時間內紙帶運動的平均速度是m/s,BC段的平均速度是 m/s,AD段的平均速度是m/s。
思路點撥利用平均速度公式v=Δx1Δt求解。
解析速度是單位時間內物體所通過的位移.紙帶上每相鄰兩點間的時間間隔相等,因此物體勻速運動。所以A、C紙帶勻速通過打點計時器;B紙帶相鄰兩點間距離越來越大,則速度越來越大,因此B紙帶越來越快地通過打點計時器的;D紙帶相鄰兩點間的距離先變大,后變小,說明速度先變大后變小,因此D紙帶是開始越來越快,后來又越來越慢.所用電源的頻率是50 Hz,則相鄰兩點間的時間間隔為0。02 s,從A點到B點有兩段時間間隔,所以時間為0。04 s,位移為0。27 m,這段時間的平均速度v=Δx1Δt,代入數(shù)值得平均速度為6。75 m/s。BC段的位移為22 cm,即0。22 m,所用時間為0。02 s,代入上式得平均速度為11 m/s。而AD段的位移為63 cm,即0。63 m,所用時間為0。08 s,代入上式得平均速度為7。88 m/s。
答案A,C,B,D,0。04,0。27,6。75,11,7。88。
提高題
例2在測定勻變速直線運動的加速度的實驗中,用打點計時器記錄紙帶運動的時間,計時器所用電源的頻率為50 Hz,如圖5所示為小車帶動的紙帶上記錄的一些點,在每相鄰的兩點中間都有四個點未畫出。按時間順序取0、1、2、3、4、5六個點,用米尺量出1、2、3、5點到0點的距離如圖1所示。試求:(1)小車做什么運動?
(2)當打第3個計數(shù)點時,小車的速度為多少?
(3)若小車做勻變速直線運動,小車的加速度為多少?