专题五 实验技能与创新第第13讲 力学实验与创新题型总结 2024高考物理二轮复习

专题五 实验技能与创新 第13讲 力学实验与创新题型总结 一．探究小车速度随时间变化的规律 1．（2024•深圳一模）某同学利用打点计时器分析自身步行时的速度特征，把接在50Hz的交流电源上的打点计时器固定在与人腰部等高的桌面上，纸带穿过打点计时器限位孔，一端固定在人腰部。人沿直线步行时带动纸带运动，打点计时器记录人步行时的运动信息。 （1）选取点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，其中连续5个计数点A、B、C、D、E、F如图1所示。纸带中BC段的平均速度为vBC＝　 　m/s。（保留两位有效数字） （2）沿着计数点位置把纸带裁开并编号，按编号顺序把剪出的纸带下端对齐并排粘贴在坐标纸上，剪出的纸带长度代表打出这段纸带时间内的平均速度。把每段纸带上边中点连接成线，如图2所示，若用图中曲线描述人运动的速度一时间关系。如果用纵坐标表示速度大小，横坐标表示时间，则纸带的横宽d对应横坐标中的时间长度为 　 　s。请根据如图估算该同学的步幅为 　 　m。（保留两位有效数字） 2．（2024•江苏模拟）小华利用如图甲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。先将木板左端垫高，以补偿打点计时器对小车的阻力及其他阻力。然后小车右端用细绳跨过定滑轮和一个钩码相连，钩码下落，带动小车运动。 （1）补偿阻力时，小车左端 　 　（选填“需要”或“不需要”）和纸带相连。 （2）实验得到的纸带和相关数据如图乙所示，图中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，得到位移AB、AC、AD、AE、AF平均速度如表： 位移区间 AB AC AD AE AF Δt/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 （cm/s） 66.0 73.0 80.0 87.3 94.6 请根据表中数据，在方格纸上补全实验点，（如图丙）作出﹣Δt图线。 （3）从实验结果可知，小车运动的﹣Δt图线可视为一条直线，从图线可得到打出A点时小车速度大小vA＝　 　cm/s。 （4）设﹣Δt图线的斜率为k，可得到小车的加速度大小a＝　 　。 （5）小明认为若再增加一个钩码，不改变其他条件，重新实验作出的﹣Δt图线的斜率为2k。请判断该观点是否正确，并简要说明理由。 　 　。 3．（2024•湖南一模）某实验小组为测重力加速度，采用如图甲所示的装置，不可伸长的轻绳一端固定于悬点，另一端系一小球，在小球自然悬垂的位置上安装一个光电门（图中没有画出），光电门接通电源，发出的光线与小球的球心在同一水平线上。 （1）现用游标卡尺测得小球直径如图乙所示，则小球的直径为d＝　 　cm。 （2）在实验中，小组成员多次改变同一小球自然下垂时球的下沿到悬点的距离L，同时调整光电门的位置使光线与球心始终在同一水平线上，实验时将小球拉至其球心与悬点处于同一水平面处，轻绳伸直，由静止释放小球，记录小球通过光电门的时间t。得到多组L和t的数据，作出如图丙所示的图像，图线的纵截距为﹣b，则当地的重力加速度g＝　 　（用字母b和d表示）。 （3）若光电门发出的光线高于小球自然下垂的球心位置，小球动能的测量值将 　 　（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 4．（2024•郑州模拟）某小组用如图甲所示的气垫导轨研究小车的匀变速直线运动，回答下面的问题： （1）测量遮光条宽度时游标卡尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度d＝　 　cm。 （2）滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一光电门的时间Δt1＝0.156s，通过第二个光电门的时间Δt2＝0.078s，遮光条通过第一个光电门的速度大小为v1＝　 　m/s，遮光条通过第二个光电门的速度大小为v2＝　 　m/s。 （3）遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门经历的时间为Δt＝0.5s，则估算滑块的加速度大小为 　 　m/s2（计算结果保留一位有效数字）。 二．测定自由落体运动的加速度 5．（2024•佛山二模）某实验小组计划利用物体做自由落体运动来测量当地的重力加速度。小明找到一把特殊的工件，工件的镂空部分为若干个大小相同的正方形，两个相邻正方形间有大小相同的“梁”，两相邻镂空正方形的上边界之间的间距为h，实验小组用如图甲所示的装置进行实验，过程如下： （1）用游标卡尺测量两个相邻镂空正方形之间“梁”的宽度d，示数如图乙所示，宽度d＝　 　mm。 （2）固定光电门的位置，在光电门的正上方某高度处竖直悬挂工件，静止释放工件，工件保持竖直状态完全通过光电门。 （3）测量时