第5讲　实验：研究匀变速直线运动的特点 讲义 -2025届高考物理一轮复习备考

第一章 运动的描述　匀变速直线运动 第5讲　实验：研究匀变速直线运动的特点 1. 高考真题考点分布 题型 考点考查 考题统计 实验题 测量直线运动物体的瞬时速度 2023年1月浙江卷 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】高考对该实验的考查频率较低，但该实验所涉及到测速度的方法，会在其他力学实验中出现，因此，这个实验是一个基础性的实验。 【备考策略】 1.掌握实验的原理，能利用纸带求出物体的瞬时速度和加速度，会做出必要的误差分析。 2.能够在原型实验基础上，会处理利用了光电门等传感器的其他同类实验。 【命题预测】重点掌握能利用纸带求出物体的瞬时速度和加速度的方法。 实验方案　 一、基本原理与操作 原理装置图 (1)不需要平衡摩擦力 (2)不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量 操作要领 (1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置 (3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏 (5)适当：悬挂槽码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集 二、核心关键——数据处理 1．由纸带计算某点的瞬时速度 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度来计算，即vn＝。 2．利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法。 根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝，即为物体的加速度。 [说明]　在数据处理时也可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T。 (2)图像法。 利用vn＝求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v-t图像，用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。 (一)　实验原理与操作 1．(2023·浙江1月选考，节选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示。 (1)需要的实验操作有________(多选)。 A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 (2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为：________m/s(结果保留3位有效数字)。 (二)　数据处理与误差分析 1．(2022·全国乙卷)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1 s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示： t/s 0 1 2 3 4 5 6 x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233 回答下列问题： (1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (2)当x＝507 m时，该飞行器速度的大小v＝________m/s； (3)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝______m/s2(保留2位有效数字)。 2.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：    （1）图1中打点计时器乙的工作电压为（填“交流”或“直流”）V。若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器，优先选用（填“甲”或“乙”）。 （2）下列操作中正确的有。 A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．应先接通电源，后释放小车 D．跨过滑轮所吊重物越重越好，可以减小阻力的影响 （3）小兰同学打出的一条纸带如图2所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，若实验时纸带的左端和小车相连，则小车做（选填“匀加速”或“匀减速”）直线运动。打点计时器打下C点时小车的速度大小为m/s，小车运动过程中的加速度为。（结果保留两位有效数字） 3.利用如图甲所示的实验装置“探究小车速度随时间变化的规律”。    （1）使用电火花计时器时的基本步骤如下： A．接通开关，听到放电声，开始拖动纸带 B．把计时器固定在长木板上，将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器 C．将电火花计时器插头插入相应的电源插座 D．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器 上述步骤正确的顺序是（按顺序填写步骤前的字母）。 （2）某实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），打点计时器的频率为50Hz。，，，，，。打点计时器在打E点时小车的速度m/s，根据纸带计算出小车运动的加速度a=。（结果均保留两位有效数字）    (一)　实验器材的创新 1．(2022·辽宁高考)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要______(填“天平”或“刻度尺”)； (2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示， 编号 遮光带1 遮光带2 遮光带3 … Δt/(×10－3s) 73.04 38.67 30.00 … 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝________m/s(结果保留两位有效数字)； (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝________(用d、Δt1、Δt2表示)； (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 （二）创新实验方案 1.实验器材的改进及速度的测量方法 2.获得加速度方法的改进 长木板倾斜,靠小车的重力获得加速度(如图甲、乙所示)靠重物的拉力获得加速度。 1．晓宇同学利用如图甲所示的装置探究物体做匀变速直线运动的规律，实验时将长木板的左端适当垫高，将光电门固定在长木板的下端，带有遮光条的滑块由适当高度处无初速释放，滑块经过光电门时，遮光条的挡光时间为。为了减小实验误差，晓宇同学进行了多次测量，然后求平均值。 (1)实验时，晓宇同学用十分度的游标卡尺测量了遮光条的宽度，其示数如图乙所示，则遮光条的宽度cm。 (2)滑块经过光电门时，滑块的速度大小为。（用以上测量的物理量表示） (3)某次测量时，滑块的释放点到光电门的间距为L，则滑块沿长木板下滑时的加速度大小为。（用以上测量的物理量表示） (三)　数据处理的创新 3．用如图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。 (1)实验的主要步骤： ①用游标卡尺测量挡光片的宽度d，结果如图乙所示，读得d＝__________ mm。 ②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x。 ③滑块从A点静止释放(已知槽码落地前挡光片已通过光电门)。 ④读出挡光片通过光电门所用的时间t。 ⑤改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读出t值。 (2)根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出-x图线如图丙所示，求得该图线的斜率k＝________ m－1·s－2；由此进一步求得滑块的加速度a＝________ m·s－2。(计算结果均保留3位有效数字) 1．（2024·广东·二模）如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号） A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为m/s（计算结果保留3位有效数字） 2．（2024·广东深圳·三模）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的点。 (1)本实验采用电火花计时器，所接电源为频率为的交流电，打点的时间间隔s。 (2)取下纸带，取其中的一段标出计数点（每间隔一个点取一个计数点）如图乙所示，测出相邻计数点间的距离分别为，，，，，，若打点计时器的打点周期表示为T，则重锤运动的加速度计算表达式为（用题目中的字母表示），代入数据，可得加速度（计算结果保留两位有效数字）。 3．（2022·北京·高考真题）某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在频率为的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，…，8，相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的距离，并求出打点2，3，…，7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立坐标系，根据重锤下落的速度作出图线并求重力加速度。 （1）图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度（结果保留3位有效数字）。 （2）除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度对应的坐标点，并作出图线。 （3）根据图3，实验测得的重力加速度（结果保留3位有效数字）。 （4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。 4．（2023·全国·高考真题）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0.1s．以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为和，表中cm，。      位移区间 AB AC AD AE AF 6.60 14.60 34.90 47.30 66.0 73.0 87.3 94.6 （2）根据表中数据得到小车平均速度随时间的变化关系，如图（c）所示。在答题卡上的图中补全实验点。    （3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中，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点时小车速度大小，小车的加速度大小。（结果用字母k、b表示） 5.某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量为的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图甲所示。 (1)以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分： ①实验操作：器材安装完毕，，再释放纸带，让重锤自由落下，待纸带全部通过打点计时器后，关闭电源． ②取下纸带，取其中一段清晰的点，每隔一个点标出计数点如图乙所示，测出相邻计数点间的距离分别为，已知实验所用交流电的频率为，打点计时器的打点间隔s，则重锤运动的加速度的代数表达式为（含和T的代数表达式），代入数据，得加速度（结果保留3位有效数字）。 ③打点计时器打下C点时纸带的速度（结果保留3位有效数字）。 (2)如果实验时交变电压频率稍有波动，从变成，而做实验的同学并不知道，仍按进行数据处理，那么③中算得的与实际值相比。（选填：“偏大”、“偏小”或“不变”） 11 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 运动的描述　匀变速直线运动 第5讲　实验：研究匀变速直线运动的特点 1. 高考真题考点分布 题型 考点考查 考题统计 实验题 测量直线运动物体的瞬时速度 2023年1月浙江卷 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】高考对该实验的考查频率较低，但该实验所涉及到测速度的方法，会在其他力学实验中出现，因此，这个实验是一个基础性的实验。 【备考策略】 1.掌握实验的原理，能利用纸带求出物体的瞬时速度和加速度，会做出必要的误差分析。 2.能够在原型实验基础上，会处理利用了光电门等传感器的其他同类实验。 【命题预测】重点掌握能利用纸带求出物体的瞬时速度和加速度的方法。 实验方案　 一、基本原理与操作 原理装置图 (1)不需要平衡摩擦力 (2)不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量 操作要领 (1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置 (3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏 (5)适当：悬挂槽码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集 二、核心关键——数据处理 1．由纸带计算某点的瞬时速度 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度来计算，即vn＝。 2．利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法。 根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即＝＝，即为物体的加速度。 [说明]　在数据处理时也可以对纸带重新分段，把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间隔为3T。 (2)图像法。 利用vn＝求出打各点时纸带的瞬时速度，然后作出v-t图像，用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。 (一)　实验原理与操作 1．(2023·浙江1月选考，节选)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示。 (1)需要的实验操作有________(多选)。 A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 (2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为：________m/s(结果保留3位有效数字)。 解析：(1)实验时，应调节滑轮使细线与轨道平行，小车从靠近打点计时器的地方静止释放，并且要先接通电源后释放小车，实验中没必要平衡摩擦力，故选A、C、D。 (2)计数点1的读数为2.75 cm。打计数点2时小车的速度大小为v2＝＝×10－2 m/s≈1.47 m/s。 答案：(1)ACD　(2)2.75　1.47 (二)　数据处理与误差分析 1．(2022·全国乙卷)用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1 s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示： t/s 0 1 2 3 4 5 6 x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233 回答下列问题： (1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________； (2)当x＝507 m时，该飞行器速度的大小v＝________m/s； (3)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝______m/s2(保留2位有效数字)。 解析：(1)第1 s内的位移为507 m，第2 s内的位移为587 m，第3 s内的位移为665 m，第4 s内的位移为746 m，第5 s内的位移为824 m，第6 s内的位移为904 m，则相邻1 s内的位移之差接近80 m，可知飞行器在这段时间内做匀加速运动； (2)当x＝507 m时飞行器的速度等于0～2 s内的平均速度，则v1＝ m/s＝547 m/s； (3)根据a＝＝ m/s2≈79 m/s2。 答案：(1)相邻1 s内的位移之差接近80 m (2)547　(3)79 2.在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：    （1）图1中打点计时器乙的工作电压为（填“交流”或“直流”）V。若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器，优先选用（填“甲”或“乙”）。 （2）下列操作中正确的有。 A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．应先接通电源，后释放小车 D．跨过滑轮所吊重物越重越好，可以减小阻力的影响 （3）小兰同学打出的一条纸带如图2所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s，若实验时纸带的左端和小车相连，则小车做（选填“匀加速”或“匀减速”）直线运动。打点计时器打下C点时小车的速度大小为m/s，小车运动过程中的加速度为。（结果保留两位有效数字） 【答案】 交流 220 乙 AC/CA 匀加速 1.5 2.0 【详解】（1）[1][2][3]打点计时器使用交流电源，图乙为电火花计时器工作电压为交流220V；由于电火花打点计时器是通过电火花和墨粉打点不同于电磁打点计时器，工作时纸带受到的阻力较小，误差较小，故选乙； （2）[4]AC．由于小车的运动速度较快，为了能够在纸带上尽可能多的获得数据点在释放时小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放纸带，故AC正确； B．打点计时器应放在没有长木板的一端，故B错误； D．本实验研究运动学规律无需考虑阻力影响，故D错误。 故选AC。 （3）[5]由于小车从左到右间距均匀增大，即小车拖动纸带向左做匀加速运动； [6]C点瞬时速度为解得 [7]根据匀变速直线运动的规律相邻等时间段位移之差为定值，所以加速度为解得 3.利用如图甲所示的实验装置“探究小车速度随时间变化的规律”。    （1）使用电火花计时器时的基本步骤如下： A．接通开关，听到放电声，开始拖动纸带 B．把计时器固定在长木板上，将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器 C．将电火花计时器插头插入相应的电源插座 D．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器 上述步骤正确的顺序是（按顺序填写步骤前的字母）。 （2）某实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出），打点计时器的频率为50Hz。，，，，，。打点计时器在打E点时小车的速度m/s，根据纸带计算出小车运动的加速度a=。（结果均保留两位有效数字）    【答案】 BCAD 1.2 2.0 【详解】（1）[1]使用电火花计时器时首先要把计时器固定在长木板上，将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器，然后将电火花计时器插头插入相应的电源插座，接通开关，听到放电声，开始拖动纸带，当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器。 故操作顺序为BCAD。 （2）[2]打点计时器的频率为50Hz，每相邻两个计数点间还有4个点，则 T=5×0.02s=0.1s E点时小车的速度 [3]小车运动的加速度 (一)　实验器材的创新 1．(2022·辽宁高考)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要______(填“天平”或“刻度尺”)； (2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示， 编号 遮光带1 遮光带2 遮光带3 … Δt/(×10－3s) 73.04 38.67 30.00 … 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝________m/s(结果保留两位有效数字)； (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝________(用d、Δt1、Δt2表示)； (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 [创新点分析] 利用光栅板和光电传感器测重力加速度，重在考查创新实验中器材的选取、数据的处理及误差分析。　　 解析：(1)实验中，我们不需要测质量，但需要测遮光带和透光带的宽度，故需要刻度尺； (2)根据平均速度定义v3＝＝1.5 m/s； (3)可以考虑匀变速直线运动中平均速度为中间时刻速度，分别求出相邻两个中间时刻速度后，根据加速度定义式表示g，即g＝，整理可得g＝； (4)主要可以考虑的原因有空气阻力、摩擦阻力等。 答案：(1)刻度尺　(2)1.5　(3) (4)光栅板受到空气阻力的作用(其他答案言之有理即可) 创新实验方案 1.实验器材的改进及速度的测量方法 2.获得加速度方法的改进 长木板倾斜,靠小车的重力获得加速度(如图甲、乙所示)靠重物的拉力获得加速度。 1．晓宇同学利用如图甲所示的装置探究物体做匀变速直线运动的规律，实验时将长木板的左端适当垫高，将光电门固定在长木板的下端，带有遮光条的滑块由适当高度处无初速释放，滑块经过光电门时，遮光条的挡光时间为。为了减小实验误差，晓宇同学进行了多次测量，然后求平均值。 (1)实验时，晓宇同学用十分度的游标卡尺测量了遮光条的宽度，其示数如图乙所示，则遮光条的宽度cm。 (2)滑块经过光电门时，滑块的速度大小为。（用以上测量的物理量表示） (3)某次测量时，滑块的释放点到光电门的间距为L，则滑块沿长木板下滑时的加速度大小为。（用以上测量的物理量表示） 【答案】(1)(2)(3) 【详解】（1）根据游标卡尺的读数规则可知遮光条的宽度 （2）遮光条宽度较小，滑块经过光电门时的平均速度可近似看做瞬时速度，滑块的速度大小为 （3）根据匀变速直线运动中位移-速度关系可得方程联立解得加速度大小 (三)　数据处理的创新 3．用如图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。 (1)实验的主要步骤： ①用游标卡尺测量挡光片的宽度d，结果如图乙所示，读得d＝__________ mm。 ②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x。 ③滑块从A点静止释放(已知槽码落地前挡光片已通过光电门)。 ④读出挡光片通过光电门所用的时间t。 ⑤改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读出t值。 (2)根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出-x图线如图丙所示，求得该图线的斜率k＝________ m－1·s－2；由此进一步求得滑块的加速度a＝________ m·s－2。(计算结果均保留3位有效数字) [创新点分析] (1)改变光电门的位置，距离x发生变化，滑块经过光电门的时间t将随之发生变化。 (2)建立位移x与的坐标系，通过-x图线的斜率计算滑块的加速度。　　 解析：(1)根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度d＝6 mm＋12×0.05 mm＝6.60 mm。 (2)该图线的斜率k＝×104 m－1·s－2＝2.38×104 m－1·s－2； 滑块通过光电门时的速度v＝， 由v2＝2ax可得＝x，由k＝， 可求得滑块的加速度a＝0.518 m·s－2。 答案：(1)①6.60 (2)2.38×104　0.518 1．（2024·广东·二模）如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号） A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为m/s（计算结果保留3位有效数字） 【答案】(1)ADE (2) 7.40 0.625 【详解】（1）A．根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源。故A正确； BC．在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量。故BC错误； D．为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器。故D正确； E．实验中应先接通电源，再释放小车。故E正确。 故选ADE。 （2）[1]根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，故c点的读数为。 [2]近似取相邻两计数点的间平均速度代替该时间中点的瞬时速度，距离越小时瞬时速度测量越准确，即在打下c点时，小车的瞬时速度为 2．（2024·广东深圳·三模）利用图中所示的装置可以研究自由落体运动，实验中需要调整好仪器，接通打点计时器的电源，松开纸带，使重物下落，打点计时器会在纸带上打出一系列的点。 (1)本实验采用电火花计时器，所接电源为频率为的交流电，打点的时间间隔s。 (2)取下纸带，取其中的一段标出计数点（每间隔一个点取一个计数点）如图乙所示，测出相邻计数点间的距离分别为，，，，，，若打点计时器的打点周期表示为T，则重锤运动的加速度计算表达式为（用题目中的字母表示），代入数据，可得加速度（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）根据周期和频率的关系可知 （2）[1][2]根据逐差法求得其加速度 其中 整理可得 代入相关数据可得 3．（2022·北京·高考真题）某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图1所示，打点计时器接在频率为的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1，2，…，8，相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的距离，并求出打点2，3，…，7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立坐标系，根据重锤下落的速度作出图线并求重力加速度。 （1）图2为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度（结果保留3位有效数字）。 （2）除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图3坐标系中标出，请在图中标出速度对应的坐标点，并作出图线。 （3）根据图3，实验测得的重力加速度（结果保留3位有效数字）。 （4）某同学居家学习期间，注意到一水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。 【答案】 1.15 9.79 见解析 【详解】（1）[1]打点计时器接在频率为的交流电源上，相邻计数点之间还有1个计时点，则相邻两计数点之间的时间为 纸带做自由落体运动，打点3时的瞬时速度等于点2到点4之间的平均速度，由纸带数据可知 （2）[2]做出图像如图所示 （3）[3]根据，可知 根据图像可知其斜率为重力加速度，则有 （4）[4]需要测量的物理量：水滴下落的高度h和下落的时间t。 测量h的方法：用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度，多次测量取平均值； 测量t的方法：调节水龙头阀门，使一滴水开始下落的同时，恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音。用手机测量n滴水下落的总时间，则 4．（2023·全国·高考真题）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0.1s．以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移填到表中，小车发生对应位移和平均速度分别为和，表中cm，。      位移区间 AB AC AD AE AF 6.60 14.60 34.90 47.30 66.0 73.0 87.3 94.6 （2）根据表中数据得到小车平均速度随时间的变化关系，如图（c）所示。在答题卡上的图中补全实验点。    （3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中，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点时小车速度大小，小车的加速度大小。（结果用字母k、b表示） 【答案】 24.00 80.0      71.5 58.7 b 2k 【详解】（1）[1]根据纸带的数据可得 [2]平均速度为 （2）[3]根据第（1）小题结果补充表格和补全实验点图像得      （3）[4][5]从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，图像为    此直线用方程表示，由图像可知其中 ， （4）[6][7]小球做匀变速直线运动，由位移公式，整理得 即 故根据图像斜率和截距可得 ， 5.某学生利用“研究匀变速直线运动”的实验装置来测量一个质量为的重锤下落时的加速度值，该学生将重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，实验装置如图甲所示。 (1)以下是该同学正确的实验操作和计算过程，请填写其中的空白部分： ①实验操作：器材安装完毕，，再释放纸带，让重锤自由落下，待纸带全部通过打点计时器后，关闭电源． ②取下纸带，取其中一段清晰的点，每隔一个点标出计数点如图乙所示，测出相邻计数点间的距离分别为，已知实验所用交流电的频率为，打点计时器的打点间隔s，则重锤运动的加速度的代数表达式为（含和T的代数表达式），代入数据，得加速度（结果保留3位有效数字）。 ③打点计时器打下C点时纸带的速度（结果保留3位有效数字）。 (2)如果实验时交变电压频率稍有波动，从变成，而做实验的同学并不知道，仍按进行数据处理，那么③中算得的与实际值相比。（选填：“偏大”、“偏小”或“不变”） 【答案】(1) 先接通电源 0.02 9.59 1.61(2)偏小 【详解】（1）①[1]实验中为了节约纸带同时获取更多的数据点，应先接通电源再释放纸带； ②[2]根据频率与周期之间的关系，可得打点周期为 [3]根据逐差相等公式 可得加速度 [4]利用加速度的数学表达式，代入数据可解得 [5]匀变速直线运动某段位移的平均速度等于该段位移所用时间中间时刻的瞬时速度，由此可得 （2）若电源的频率从变成，而做实验的同学并不知道，仍按进行数据处理，则实际周期小于0.02s，实验时所用时间大于实际时间，因此③中算得的与实际值相比将偏小 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $$