1.3 实验研究匀变速直线运动的规律-【十年高考】备战2022年高考物理真题分类解析与应试策略（Word版）

第3节　实验:研究匀变速直线运动的规律 考点 速度、加速度测量　 1. (2020·全国2,22,5分,难度★★★)一细绳跨过悬挂的定滑轮,两端分别系有小球A和B,如图所示。一实验小组用此装置测量小球B运动的加速度。 令两小球静止,细绳拉紧,然后释放小球,测得小球B释放时的高度h0=0.590 m,下降一段距离后的高度h=0.100 m;由h0下降至h所用的时间T=0.730 s。由此求得小球B加速度的大小为a=　　　　 m/s2(保留3位有效数字)。  从实验室提供的数据得知,小球A、B的质量分别为100.0 g和150.0 g,当地重力加速度大小为g=9.80 m/s2。根据牛顿第二定律计算可得小球B加速度的大小为a'=　　　　 m/s2(保留3位有效数字)。  可以看出,a'与a有明显差异,除实验中的偶然误差外,写出一条可能产生这一结果的原因:　。  答案1.84　1.96　滑轮的轴不光滑或滑轮有质量 解析小球B做匀加速直线运动,h0-h=aT2,可求出a=1.84 m/s2 把小球A和小球B看作整体,根据牛顿第二定律有mBg-mAg=(mB+mA)a',可求出a'=1.96 m/s2 滑轮的轴不光滑,摩擦力会导致合力变小,加速度变小;滑轮有质量,总质量变大,加速度也会变小。 2.(2018·北京,21,18分,难度★★)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 主要实验步骤如下: 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,找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。 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v1、v2、v3、v4、v5…… 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　　和　　(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.停表 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图像。 (3)观察v-t图像,可以判断小车做匀变速直线运动,其依据是　　　　　,v-t图像斜率的物理意义是　　　　　　。  (4)描绘v-t图像前,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Δt的要求是　　　　　(选填“越小越好”或“与大小无关”);从实验的角度看,选取的Δx大小与速度测量的误差　　　　(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。 图4 答案(1)A　C　(2)图见解析　(3)v-t图像是一条倾斜直线　加速度　(4)越小越好　有关　(5)见解析 解析(1)打点计时器需要使用交流电源,选A不选B,由于需要测量长度,所以选C,本实验用打点计时器计时,故不需要停表,本实验不需要测量质量,故不需要天平。 (2)如图所示 (3)依据是v-t图线是一条倾斜的直线,斜率的物理意义是小车的加速度。 (4)用平均速度求瞬时速度,Δt越小越好。 (5)如果速度随时间是均匀变化的,那么位移x将与时间t的二次方成正比,所以只要测出不同时间内的位移和时间,看===…是否成立,如果成立就可以检验小球的速度是随时间均匀变化的。 3.(2017·全国1,22,5分,难度★★)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车旁,如图(a)所示。实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车。在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图(b)记录了桌面上连续的6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s 内共滴下46个小水滴) 图(a) 图(b) (1)由图(b)可知,小车在桌面上是　　　　　　(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的。  (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为　　　　 m/s,加速度大小为　　　　　　 m/s2。(结果均保留2位有效数字)  答案(1)从右向左　(2)0.19　0.037(或0.038) 解析(1)轻推小车,由于阻力小车做减速运动,相同时间内位移逐渐减小,故小车由右向左运动。 (2)滴水的时间间隔Δ