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（新教材 江苏北京专用）

|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)测量做直线运动物体的瞬时速度。 (2)探究加速度与物体受力、物体质量的关系。 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之间的时间间隔为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＝， 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。 学科网（北京）股份有限公司 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．某同学用图甲所示装置研究自由落体运动，实验时打出一条较长的纸带，打点计时器在纸带上留下一串小点。他在该纸带上不同位置，截取了(a)(b)(c)(d)四段进行测量处理，每段纸带上有三个小点，这些小点按打点的先后顺序依次编号为0～11，测量结果如图乙所示，所用电源频率为50 Hz。 (1)8、9两点之间被撕掉的纸带上有____个小点； (2)打上面纸带的点“7”时，重物的速度为____m/s(保留2位小数)； (3)若重物、纸带和夹子的总质量为400 g，当地重力加速度为9.80 m/s2，则重物、纸带和夹子组成的系统下落过程中受到的阻力约为__________N(保留2位有效数字)。 解析：(1)根据题意，相邻两点时间间隔T＝0.02 s，设8、9两点之间被撕掉的纸带上有n个计时点，由题图乙可知，9、10两点间距离为x1＝5.26 cm，7、8两点间距离为x2＝4.09 cm 根据题意，由逐差法Δx＝aT2，可得x1－x2＝(n＋2)aT2，又有a≈g＝9.80 m/s2，解得n≈1，即8、9两点之间被撕掉的纸带上有1个计时点。 (2)根据中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，由纸带数据可得，打下纸带的点“7”时，重物的速度为v＝＝ m/s≈1.95 m/s。 (3)根据题意，由题图乙各段纸带数据可知，相邻两点间的位移差相等，则由逐差法Δx＝aT2，可得x12－x01＝aT2，解得a＝9.75 m/s2 设系统下落过程中受到的阻力为f，由牛顿第二定律有mg－f＝ma，解得f＝0.020 N。 答案：(1)1　(2)1.95　(3)0.020(或2.0×10－2) 2．(2023·镇江高三模拟)某学习小组利用如图甲所示的装置验证牛顿第二定律。研究对象为小车、车上钩码及悬挂的钩码整体，整体总质量为M，整体所受的合外力F 学科网（北京）股份有限公司 的大小等于悬挂钩码的总重力大小，利用纸带和电火花计时器测出小车的加速度a。 实验一：研究M一定时，加速度a与F的关系。 实验二：研究F一定时，加速度a与M的关系。 (1)下列操作必要的是__________。 A．实验时，需满足悬挂钩码的质量远小于小车和车上钩码的总质量 B．调节定滑轮时，应使连接小车的细线与木板平行 C．本实验需让木板倾斜合适角度，以平衡摩擦力 D．实验时，应先释放小车再接通电火花计时器 (2)实验一：小车上及细线悬挂钩码总数不变。 第一次，细线悬挂1个钩码，其余钩码放在小车上，释放小车后，小车沿斜面下滑打出一条纸带，求出此次实验小车的加速度a1； 第二次，细线悬挂2个钩码，其余钩码放在小车上，求出此次实验小车的加速度a2，以此类推，共做5组实验。画出a－F图像，理论上图像斜率k＝__________。 (3)实验二：细线悬挂钩码数不变。 第一次，小车上不放钩码，释放小车后，小车沿斜面下滑打出一条纸带，求出此次实验小车的加速度a； 第二次，小车上放1个钩码，以此类推，共做5组实验。若画出a－图像，图线为________(填“直”或“曲”)线。 (4)某次实验打出的一条纸带如图乙所示，纸带上0为起始时刻所打的点，选取时间间隔为0.1 s的相邻计