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高中 | 测量平均速度和瞬时速度题目答案及解析如下,仅供参考!
必修1
第一章 运动的描述
1.4 实验:用打点计时器测速度
测量平均速度和瞬时速度
某小组基于动量守恒定律测量玩具枪子弹离开枪口的速度大小,实验装置如图($a$)所示。所用器材有:玩具枪、玩具子弹、装有挡光片的小车、轨道、光电门、光电计时器、十分度游标卡尺、电子秤等。实验步骤如下:
用电子秤分别测量小车的质量$M$和子弹的质量$m$;用游标卡尺测量挡光片宽度$d$,示数如图($b$)所示,宽度$d=$ $\;\rm cm$;
游标卡尺的分度值为$0.1\;\rm mm$,则挡光片的宽度为$d=0.9\;\rm cm+9 \times 0.1\;\rm mm=0.99\;\rm cm$;
平衡小车沿轨道滑行过程中的阻力。在轨道上安装光电门$A$和$B$,让装有挡光片的小车以一定初速度由右向左运动,若测得挡光片经过$A$、$B$的挡光时间分别为$13.56\;\rm ms$、$17.90\;\rm ms$,则应适当调高轨道的 (填“左”或“右”)端。经过多次调整,直至挡光时间相等;
小车经过光电门的速度为$v_{车}=\dfrac{d}{\Delta t}$
测得挡光片经过$A$、$B$的挡光时间分别为$13.56\;\rm ms$、$17.90\;\rm ms$,可知小车经过光电门$A$的速度大于经过光电门$B$的速度,故应适当调高轨道的右端;
让小车处于$A$的右侧,枪口靠近小车,发射子弹,使子弹沿轨道方向射出并粘在小车上,小车向左运动经过光电门$A$,测得挡光片经过$A$的挡光时间$\Delta t$;根据上述测量数据,利用公式$v=$ (用$d$、$m$、$M$、$\Delta t$表示)即可得到子弹离开枪口的速度大小$v$;
小车经过光电门的速度为$v_{车}=\dfrac{d}{\Delta t}$
子弹粘上小车的过程,根据动量守恒定律有$mv=(M+m)v_{车}$
解得$v=\dfrac{(M+m)d}{m\Delta t}$;
重复步骤($4$)五次,并计算出每次的$v$值,填入下表;
次数 | $1$ | $2$ | $3$ | $4$ | $5$ |
速度$v$($\rm m/s$) | $59.1$ | $60.9$ | $60.3$ | $58.7$ | $59.5$ |
根据表中数据,可得子弹速度大小$v$的平均值为 $\;\rm m/s$。(结果保留$3$位有效数字)
根据表格数据,可得子弹速度大小$v$的平均值为$\overline{v}=\dfrac{v_{1}+v_{2}+v_{3}+v_{4}+v_{5}}{5}=59.7\;\rm {m/s}$。
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