第一板块 层级Ⅳ-1 教材为本——教材基础实验系统归纳（Word教参）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

注重“科学探究”·主攻实验大题·创新考查“不足惧” Ⅳ－1　教材为本——教材基础实验系统归纳 系列(一)　“纸带和打点计时器”类实验 [谨记要点] 1．涉及的实验 (1)研究匀变速直线运动。 (2)验证牛顿运动定律。 2．纸带的应用 (1)由纸带确定时间 要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点之间的区别与联系，为便于测量和计算，一般每五个点取一个计数点，这样每两个相邻计数点间的时间间隔为Δt＝5×0.02 s＝0.1 s。 (2)求瞬时速度 做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度。如图所示，求纸带上某一点的瞬时速度，只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移xn和xn＋1，则打n点时的速度vn＝。 (3)求加速度 ①利用a＝求解：在已经判断出物体做匀变速直线运动的情况下可利用Δx＝xn＋1－xn＝aT2求加速度a。 ②逐差法： 如图所示，由xn－xm＝(n－m)aT2 可得：a1＝，a2＝，a3＝， 学科网（北京）股份有限公司 所以a＝＝。 ③两段法：把图中x1、x2、x3、x4、x5、x6分成时间相等(均为3T)的两大段，则由x Ⅱ－x Ⅰ＝aT2得：(x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a(3T)2，解出的a与上面逐差法结果相等，但却要简单得多。 ④图像法： a．由vn＝，求出相应点的速度。 b．确定各计数点的坐标值(T，v1)、(2T，v2)、…、(nT，vn)。 c．画出v －t图像，图线的斜率为物体做匀变速直线运动的加速度。 [练中巩固] 1．(2023·全国甲卷)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。 (1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车的位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生对应位移所用时间和平均速度分别为Δt和。表中ΔxAD＝________cm，AD＝________cm/s。 位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 (cm/s) 66.0 73.0 AD 87.3 94.6 (2)根据表中数据得到小车平均速度随时间Δt的变化关系，如图(c)所示。在图(c)中补全实验点。 学科网（北京）股份有限公司 (3)从实验结果可知，小车运动的 －Δt图线可视为一条直线，此直线用方程＝kΔt＋b表示，其中k＝________cm/s2，b＝________cm/s。(结果均保留3位有效数字) (4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车的速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示) 解析：(1)根据纸带的数据可得ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm 平均速度为AD＝＝80.0 cm/s。 (2)根据第(1)小题结果补全实验点，如图甲所示。 (3)从实验结果可知，小车运动的 －Δt图线可视为一条直线，如图乙所示。 此直线用方程＝kΔt＋b表示，由图像可知其中k＝cm/s2＝70.0 cm/s2，b＝59.0 cm/s。 学科网（北京）股份有限公司 (4)小车做匀加速直线运动，由位移公式x＝v0t＋at2，整理得＝v0＋at，即＝vA＋at，故根据图像的斜率和截距可得vA＝b，a＝2k。 答案：(1)24.00　80.0　(2)见解析图甲 (3)70.0　59.0　(4)b　2k 2．某实验小组利用如图甲所示的实验装置进行“探究加速度与物体受力的关系”的实验。纸带连接在小车左端，并穿过电火花计时器，细绳连接在小车的右端，并通过动滑轮与弹簧测力计相连，不计细绳与滑轮的摩擦，槽码悬挂在动滑轮上。 (1)关于该实验，下列说法正确的是________。 A．实验前应对小车进行平衡摩擦力 B．需要满足小车的质量远大于槽码的质量 C．实验时应先接通打点计时器再释放小车 D．弹簧测力计的示数始终等于槽码重力的一半 (2)某次实验得到的纸带如图乙所示，用刻度尺测量出相邻计数点间的距离分别为x1、x2、x3、x4，且相邻计数点间还有四个计时点未画出，已知电源的频率为f，可得小车的加速度表达式为a＝______________(用x1、x2、x3、x4、f来表示)。 (3)实验完毕后，某同学发现实验时的电压小于220 V，那么加速度的测量值与实际值相比______(选填“偏大”“偏小”或“不变