第1章 教考衔接1 使用手机测自由落体加速度(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

教材人教版必修第一册第二章第4节“做一做” 用手机测自由落体加速度 1．很多智能手机都有加速度传感器。安装能显示加速度情况的应用程序，会看到白、绿、黄三条加速度图线，它们分别记录手机沿如图所示坐标轴方向的加速度变化情况。 2．把手机放在水平桌面上，让手机在桌面上沿x轴或y轴方向平移一下，可以看到屏幕上加速度图线的白线或绿线出现一个波峰；把手机平放在手掌上，让手机在竖直方向移动一下，可以看到黄色图线发生变化。黄色图线记录手机竖直方向的加速度，测自由落体加速度，就是看黄色图线。 3．用手托着手机，打开加速度传感器，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图线。 手机截屏 4．从图中可以看到，黄色图线有一个小段时间的数值是－10 m/s2，这就是自由落体加速度，方向向下。我们还能看到，自由落体之后有一个向上的波峰，这是用手接住手机时手机做减速运动的加速度，方向向上。 一、真题链接 1．(2019·全国Ⅲ卷)甲、乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片。 (1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是________。(填正确答案标号) A．米尺 B．秒表 C．光电门 D．天平 (2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。 答：___________________________________________________________ _______________________________________________________________ (3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g＝________m/s2。(保留2位有效数字) [解析]　(1)利用频闪照片测重力加速度时需要测量小球下落的距离，因此实验时必须使用米尺。 (2)将米尺竖直放置，让小球靠近米尺下落，从照片上直接读出小球下落的距离。 (3)根据Δx＝gT2得重力加速度大小g＝＝＝ m/s2＝9.7 m/s2。 [答案]　(1)A　(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺　(3)9.7 2．(2020·山东卷)2020年5月，我国进行了珠穆朗玛峰的高度测量，其中一种方法是通过使用重力仪测量重力加速度，进而间接测量海拔高度。某同学受此启发就地取材设计了如下实验，测量当地重力加速度的大小。实验步骤如下： (ⅰ)如图甲所示，选择合适高度的垫块，使木板的倾角为53°，在其上表面固定一与小物块下滑路径平行的刻度尺(图中未画出)。 甲 (ⅱ)调整手机使其摄像头正对木板表面，开启视频录像功能。将小物块从木板顶端释放，用手机记录下小物块沿木板向下做加速直线运动的情况。然后通过录像的回放，选择小物块运动路径上合适的一点作为测量参考点，得到小物块相对于该点的运动距离L与运动时间t的数据。 (ⅲ)该同学选取部分实验数据，画出了 ­ t图像，利用图像数据得到小物块下滑的加速度大小为5.6 m/s2。 (ⅳ)再次调节垫块，改变木板的倾角，重复实验。 回答以下问题： (1)当木板的倾角为37°时，所绘图像如图乙所示。由图像可得，物块过测量参考点时速度的大小为________ m/s；选取图线上位于坐标纸网格交叉点上的A、B两点，利用A、B两点数据得到小物块下滑加速度的大小为________ m/s2。(结果均保留2位有效数字) 乙 (2)根据上述数据，进一步分析得到当地的重力加速度大小为________ m/s2。(结果保留2位有效数字，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80) [解析]　(1)物块匀加速下滑，经过参考点开始计时，由运动学公式有L＝v0t＋at2，变形得＝2v0＋at，所以题图乙中图线的纵截距表示通过参考点时速度的2倍，则v0＝ m/s＝0.32 m/s；图线的斜率表示物块的加速度，则加速度a＝ m/s2≈3.1 m/s2。(2)物块沿斜面下滑过程中，由牛顿第二定律有mgsin θ－μmgcos θ＝ma，将θ1＝53°，a1＝5.6 m/s2；θ2＝37°，a2＝3.1 m/s2分别代入，解得g≈9.4 m/s2。 [答案]　(1)0.32或0.33　3.1　(2)9.4 二、真题拓展 3．在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”的实验。实验器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下： 甲 ①在漏斗内盛满清水，旋松螺丝夹子，水滴会以一定的频率一滴滴地落下。 ②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮，由大到