2018 北京 第 9 题 解答题 区分题
9.(18分)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律。
图1
主要实步骤如下:

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,接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。
<table><tr><td>O.</td><td>A·</td><td>B·</td><td>C</td><td>D·</td><td>E·</td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr></table>
图2
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 $\begin{array} { c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c c } { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { { } } & { } { } & { } { } & { } & { { } } & \end{array}$
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 3所示。
图3
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 A 和 C (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
图3
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 A 和 C (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3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图象。
③观察v﹣t图象,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是 小车的速度随着时间均匀变化 。v﹣t图象斜率的物理意义是 加速度 。
④描绘 v﹣t 图象前,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,从理论上讲,对△t的要求是 越小越好 (选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的△x大小与速度测量的误差 有关 (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 4 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。
参考答案
(1) A,C; (2) 如上图所示; (3) 小车的速度随着时间均匀变化,加速度; (4) 越小越好,有关; (5) 通过不同位移,与其对应的时间平方是否成正比,即可检验小球的速度是随时间均匀变化的