某同学利用图甲所示的实验装置,探究物块在水平桌面上的运动规律.物块在重物的牵引下开始运动,重物落地后,物块再运动一段距离停在桌面上(尚未到达滑轮处).从纸带上便于测量的点开始(其中第“1”点先打下),每5个点取1个计数点,相邻计数间的距离如图乙所示.打点计时器电源的频率为50 Hz.
(1)通过分析纸带数据,可判断物块在两相邻计数点__________和_________之间某时刻开始减速.
(2)计数点9对应的速度大小为________m/s(保留2位有效数字).
(3)物块减速运动过程中加速度的大小为a=________m/s2(保留2位有效数字).
(4)物块在加速阶段,如果以(其中s表示位移,t表示时间)为纵坐标、以t为横坐标作图象,得到图象的斜率为k,则加速度大小为_______(用字母符号表示).
6 7 0.76 2.00 2k
【分析】
①由纸带两个点之间的时间相同,若位移逐渐增大,表示物体做加速运动,若位移逐渐减小,则表示物体做减速运动;②匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,由此可以求出某点的瞬时速度;③用作差法求解减速过程中的加速度;④根据运动学公式求出与t的函数关系,结合数学知识可知斜率k与加速度的关系.
【详解】
①从纸带上的数据分析得知:在计数点6之前,两点之间的位移逐渐增大,是加速运动,在计数点7之后,两点之间的位移逐渐减小,是减速运动,所以物块在相邻计数点6和7之间某时刻开始减速.②每5个点取1个计数点,则相邻计数点的时间间隔为t=0.1s,匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,则有:,③由纸带可知,计数点7往后做减速运动,有:,,,,根据,得,所以物块减速运动过程中加速度的大小为;根据运动学公式有:,变形得:,若以为纵坐标、以t为横坐标作图象,得到图象的斜率为,解得:.
【点睛】
要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力,在平时练习中要加强基础知识的理解与应用.
匀变速直线运动:
物体在一条直线上运动,如果在相等的时间内速度的变化相等,这种运动就叫做匀变速直线运动。也可定义为:沿着一条直线,且加速度不变的运动,叫做匀变速直线运动。
匀变速直线运动的速度公式:
Vt=V0+at。
公式说明:
3. 速度图象是对速度公式的直观体现.图象斜率表示加速度,图象与时间轴所围的面积表示位移。
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