06实验1　测量匀变速直线运动的加速度-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（粤教版）

实验1　测量匀变速直线运动的加速度 [对应学生用书P17] 一、实验目的 1．练习正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点测瞬时速度． 2．通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，分析物体的运动性质． 二、实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸． 三、实验操作 1.不需要平衡摩擦力 2．不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量 (1)安装：固定好实验器材，并连接好电路． (2)先后：把小车停靠在打点计时器处，先接通电源，后放开小车；小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带． (3)更换：改变钩码质量(或改变小车质量)，更换纸带，再做两次． 四、测量距离 如图所示，要舍掉开始的密集点．一次性测出0、1，0、2，0、3，0、4，…间的距离L1，L2，L3，…，可以减小长度的测量误差． [对应学生用书P18] 命题点一　教材原型实验 角度1　实验操作与注意事项 1．平行：纸带、细绳要和长木板平行． 2．靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放． 3．两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带． 4．适当：悬挂的钩码要适当，避免纸带上打出的点太少或过于密集．小车的加速度宜适当大些，以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． [例1] (2023·浙江1月选考)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)(多选)需要的实验操作有________． A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以平衡阻力 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(保留3位有效数字). 答案：(1)ACD　(2)2.75(2.70～2.80均可)　1.48(1.45～1.50均可) 解析：(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道平衡阻力，B错误；为了充分利用纸带，小车应靠近打点计时器静止释放，C正确；先接通电源再释放小车，D正确． (2)计数点1的读数为2.75 cm.已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打点周期T＝0.02 s，则打计数点2时小车的速度大小为v2＝＝ m/s＝1.48 m/s. 角度2　数据处理及误差分析 1．打点计时器的原理 (1)电磁打点计时器使用4～6 V左右低压交流电源，电火花计时器使用220 V交流电． (2)一般情况交流电的频率为50 Hz，打点计时器每隔0.02 s打一次点，一般每五个计时点取一个计数点，则相邻两计数点的时间间隔为Δt＝0.02×5 s＝0.1 s． 2．计算速度：第n点的瞬时速度：vn＝. 3．求加速度(如上图) (1)逐差法：a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝. (2)图像法：v－t图像的斜率表示加速度． 描点连线要仔细，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧． [例2] 某位同学利用如图甲所示的实验装置研究匀变速直线运动规律，得到一条清晰的纸带，并在纸带上选取A、B、C、D、E、F共6个计数点(每相邻两个计数点间还有4个点未画出)，已知打点计时器的工作频率为50 Hz.将毫米刻度尺平放在纸带上，零刻度和计数点A对齐，如图乙所示． (1)纸带上A、D两点的距离sAD＝______cm. (2)在打出C点时小车的速度大小vC＝________m/s(保留2位有效数字). (3)若vB＝0.12 m/s，vD＝0.21 m/s，vE＝0.25 m/s，请在坐标纸中描点并画出小车运动的v－t图像(以A点作为计时起点).由图像可得，小车的加速度a＝________m/s2，小车通过F点的速度vF＝________m/s(均保留2位有效数字). 答案：(1)4.25　(2)0.16　(3)见解析图　0.40　0.29 解析：(1)由纸带可得，纸带上A、D两点的距离为sAD＝4.25 cm. (2)相邻计数点的时间间隔为 T＝5×0.02 s＝0.10 s 由题图乙可知sBD＝sD－sB＝3.25 cm 则在打出C点时小车的速度大小为 vC＝＝ m/s≈0.16 m/s. (3)在坐标纸中描点并画出小车运动的v－t图像如图所示． 由图像可得，小车的加速度为a＝＝0.40 m/s2 根据速度与时间的关系可得，小车通过F点的速度为 vF＝vE＋aT＝0.29 m/s. 命题点二　实验的拓展与创新 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)靠重物的拉力获得加速度． 3．用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器代替打点计时器 通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度． [例3] (2025·广东深圳高三检测)小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速直线运动的加速度，如图甲所示． (1)用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图乙所示，则d＝________mm. (2)按图甲安装好实验器材并测出两光电门间的距离L.接通电源，释放滑块，记下遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，则遮光条经过光电门B的速度vB＝________． (3)滑块的加速度a＝________(用测出的物理量符号L、d、t1、t2表示). 答案：(1)1.80　(2)　(3)(－) 解析：(1)游标卡尺读数为d＝1 mm＋16×0.05 mm＝1.80 mm. (2)遮光条经过光电门A、B的速度分别为vA＝，vB＝. (3)根据运动学公式有vB2－vA2＝2aL 联立可得滑块的加速度a＝＝(－). [对应学生用书P20] 1．(2022·全国乙卷)用雷达探测一个高速飞行器的位置．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). 答案：(1)相邻1 s内的位移之差均接近Δx＝80 m　(2)547　(3)79 解析：(1)第1 s内的位移x1＝507 m，第2 s内的位移x2＝1 094 m－507 m＝587 m，第3 s内的位移x3＝1 759 m－1 094 m＝665 m，第4 s内的位移x4＝2 505 m－1 759 m＝746 m，第5 s内的位移x5＝3 329 m－2 505 m＝824 m，第6 s内的位移x6＝4 233 m－3 329 m＝904 m，则相邻1 s内的位移之差均接近Δx＝80 m，可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速直线运动． (2)由匀变速直线运动规律可知，当x＝507 m时，即t＝1 s时，该飞行器的速度等于0～2 s内的平均速度，则v＝ m/s＝547 m/s. (3)这段时间内该飞行器的加速度大小a＝＝ m/s2≈79 m/s2. 2．(2023·全国甲卷)某位同学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．让小车右端和纸带相连．左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乙所示． (1)已知打出图乙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，小车发生对应位移和平均速度分别为Δx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，如图丙所示．在图丙中补全实验点． (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(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vA＝______，小车的加速度大小a＝______(均用字母k、b表示). 答案：(1)24.00　80.0　(2)见解析图甲　(3)70.0　59.0　(4)b　2k 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)补全实验点如图甲所示． (3)从实验结果可知，小车运动的v－Δt图线可视为一条直线，图像如图乙所示． 此直线用方程v＝kΔt＋b表示，由图像可知其中k＝ cm/s2＝70.0 cm/s2，b＝59.0 cm/s. (4)小车做匀变速直线运动，由位移公式x＝v0t＋at2，整理得＝v0＋at，即＝vA＋at，故根据－Δt图像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k. [课后跟踪训练(6)见P373] 学科网（北京）股份有限公司 $$