专题 15 力学实验考题一 “纸带类”实验新课标《考试大纲》规定的六个力学实验中有四个涉及打点计时器：研究匀变速直线运动、探究加速度与力、质量的关系、探究做功和物体速度变化的关系和验证机械能守恒定律 .这类实验的关键是要掌握纸带的分析处理方法，对于纸带常有以下三大应用：1.由纸带确定时间要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，便于测量和计算.2.求解瞬时速度利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度.如图 1 所示，打 n 点时的瞬时速度 vn＝.图 13.用“逐差法”求加速度如图 2 所示，a＝.图 2有些实验用光电门代替打点计时器来完成瞬时速度和加速度的测量，具体做法如下：(1)求瞬时速度：把遮光条(宽度为 d)通过光电门的时间 Δt 内的平均速度看做物体经过光电门的瞬时速度，即 v＝.(2)求加速度：若两个光电门之间的距离为 L，则利用速度与位移的关系可求加速度，即 a＝.例 1 图 3 甲是“研究匀变速直线运动”的实验装置，图乙是该实验中获得的一条纸带 .已知所用交流电源的频率为 50 Hz，A、B、C、D、E、F 是纸带上的计数点，相邻计数点间还有四个点没有画出.图 3(1)实验时由于没有记录 CD 间的读数，根据图乙中已有的数据估算出 CD 间的距离约为________ cm.(2)某同学在处理数据时将 A 点记为 t＝0，B 点记为 t＝0.1 s，C 点记为 t＝0.2 s……，将AB 间距离记为 t＝0.1 s 时的位移 x1＝1.50 cm，BC 间距离记为 t＝0.2 s 时的位移 x2＝1.81 cm……，并根据图乙中的数据作出如图丙所示的 x－t 图象，该图线与纵坐标的交点表示的是______；若该同学根据图象得出 x－t 图象的斜率为 k(m/s)，则该纸带运动时的加速度大小是________ m/s2(请用斜率 k 来表示，数值概不给分).(3)若将实验中的打点计时器拿掉，改用在水平轨道上安装两个光电门，小车上固定有力传感器和挡光板，细线一端与力传感器连接，另一端跨过定滑轮挂上砂桶，如图丁所示，可以用来验证“牛顿第二定律”，实验时，先测出小车、传感器和挡光板的总质量 m，再让小车从靠近光电门 1 处由静止开始运动，读出小车在两光电门之间的运动时间 t.改变小车质量m，测得多组 m、t 的值，建立坐标系描点作出图线，下列能直观得出“合外力一定时，加速度与质量成反比”的图线是________.解析 (1)由 Δx＝aT2，即 ED－CD＝CD－BC＝aT2，得 CD＝＝2.13...
