第1章 实验一 研究匀变速直线运动 -2023高考物理一轮复习【导与练】高中总复习第1轮教师用书word（老教材，教科版）

实验一　研究匀变速直线运动 [footnoteRef:2] [2: ●注事项 1.平行:纸带和细线要和长木板平行。 2.两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源后取纸带。 3.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 4.减小误差:小车的加速度要适当大些,可以减小长度的测量误差,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。 5.准确作图:在坐标纸上,纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏,而导致误差过大),仔细描点连线,不能连成折线,应作一条直线。 ●误差分析 1.使用刻度尺测量计数点间距离时有误差。 2.作v-t图像时出现作图误差。 3.电源频率不稳定,造成打点的时间间隔不完全相同。 4.长木板粗糙程度不均匀,小车运动时加速度有变化造成误差。] 题型一　常规实验 [例1] (2021·海南海口一模)某实验小组研究小车匀变速直线运动规律的实验装置如图甲所示,打点计时器的工作频率为50 Hz。纸带上计数点的间距如图乙所示,相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出。 (1)图乙中标出的相邻两计数点的时间间隔T=　　　　s。  (2)计数点3对应的瞬时速度大小计算式为v3=　　　　。  (3)为了充分利用记录数据,减小误差,小车加速度大小的计算式应为a=　　　　。  (4)若计时器的工作频率大于50 Hz,则根据表达式和题中数据计算出v3的结果比实际值　　　　(选填“相等”“偏大”或“偏小”)。  解析:(1)打点计时器的工作频率为50 Hz,故纸带上相邻点间的时间间隔为 t== s=0.02 s; 相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出,故相邻计数点间的时间间隔 T=5t=5×0.02 s=0.10 s。 (2)在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度,则v3=。 (3)根据逐差法可得a==。 (4)若计时器的工作频率大于50 Hz,则相邻计数点间的时间间隔T减小,根据v3=,可知实际值偏大,所以按照题中给定的数据计算出v3的结果比实际值偏小。 答案:(1)0.10　(2)　(3) (4)偏小 [例2] 光电计时器是物理学中常用的一种研究物体运动情况的计时仪器,其结构如图甲所示。a、b分别为光电门的激光发射和接收装置,当有物体从a、b间通过时,光电计时器就可以显示出物体的挡光时间,这样就可以将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度。如图乙所示,气垫导轨上安装有A、B两个光电门,导轨上放有一滑块,滑块上装有宽度为d的遮光片。现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动,并依次通过光电门A、B,光电计时器记录的时间分别为t1、t2,并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt。 (1)在实验中,为了更准确地测得滑块通过光电门的速度,应选用较　　　　(选填“宽”或“窄”)的遮光片。  (2)由题可知,遮光片通过光电门A时的速度表达式v1=　　　　,通过光电门B时的速度表达式v2=　　　　。  (3)滑块在气垫上运动的加速度的表达式a=　　　　。(用v1、v2及题干中记录的时间字母表示)  解析:(1)用极短时间内的平均速度表示瞬时速度,所以遮光片选择较窄的。 (2)根据平均速度等于瞬时速度,则有通过光电门A时的速度v1=,通过光电门B时的速度v2=。 (3)滑块的加速度a==。 答案:(1)窄　(2)　　(3) 探究匀变速直线运动特点的三个关键点 (1)运动性质的判断:看相邻计数点间的距离特点。 (2)瞬时速度求解:采用平均速度法求某一点的瞬时速度。 (3)加速度的求解:①v-t图像法;②推论法:Δx=aT2;③逐差法。 [模拟演练1] (2021·全国甲卷,22)为测量小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数,一同学将贴有标尺的瓷砖的一端放在水平桌面上,形成一倾角为α的斜面(已知sin α=0.34,cos α=0.94),小铜块可在斜面上加速下滑,如图所示。该同学用手机拍摄小铜块的下滑过程,然后解析视频记录的图像,获得5个连续相等时间间隔(每个时间间隔ΔT=0.20 s)内小铜块沿斜面下滑的距离si(i=1,2,3,4,5),如下表所示。 s1 s2 s3 s4 s5 5.87 cm 7.58 cm 9.31 cm 11.02 cm 12.74 cm 由表中数据可得,小铜块沿斜面下滑的加速度大小为　　　　 m/s2,小铜块与瓷砖表面间的动摩擦因数为　　　　。(结果均保留2位有效数字,重力加速度大小取9.80 m/s2)  解析:利用匀变速直线运动规律的推论Δx=at2,得a== m/s2=0.43 m/s2;由牛顿第二定律有mgsin α-μmgcos α=ma,解得μ==≈0.32。 答案:(1)0.43　(2