第2章 微专题4 实验 研究匀变速直线运动(word版练习)-【突破课堂】2025-2026学年高中物理必修第一册同步基础巩固练（人教版）

微专题4 实验:研究匀变速直线运动 建议用时：35分钟　　　　　 　　　　　 　　　　　 1.某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制的“滴水计时器”计量时间。实验前,将该计时器固定在小车左端。如图甲所示,实验时保持桌面水平,用手轻推小车,在小车减速运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图乙记录了桌面上连续的5个水滴的位置,已知相邻两水滴时间间隔为0.5 s。 甲 乙 (1)由图乙可知,小车在桌面上　　　　(选填“从右向左”或“从左向右”)运动。  (2)根据图乙的数据,计算出小车运动到图乙中A点时的速度大小为　　　　m/s,加速度大小为　　　　m/s2。(结果均保留2位有效数字)  2.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)。  3.某同学在探究自由落体运动的规律时,采用如图所示的装置来进行实验。 (1)实验中打点计时器是一种使用　　　　(填“直流”或“交流”)电源的仪器。  (2)这个同学根据实验得到的纸带进行分析,绘制出重物下落的v-t图像(如图),则重力加速度g=　　　　(写表达式)。  (3)该同学量取数据再进行计算发现得到的重力加速度数值小于当地的重力加速度真实值,原因可能是　。  4.某同学用如图所示的装置测定当地的重力加速度,P1处与P2处的光电门间的高度差为h。将小球从竖直杆的顶端O由静止释放,小球先后通过P1与P2处的光电门。 (1)若小球的直径为d,小球通过P1与P2处的光电门的遮光时间分别为t1、t2,则小球通过P1处的光电门时的速度大小为　　　　,通过P2处的光电门时的速度大小为　　　　。  (2)当地的重力加速度可表示为g=　　　　。  5.某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置,将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图中,示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为x1、x2、x3、x4、x5、x6。 ①写出小球在位置1的速度表达式　　　　。  ②要求充分利用测量数据,写出小球运动过程中的加速度表达式　　　　　　　　　　。  ③在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是　　　　误差。(填“偶然”或“系统”)  6.小明利用手机测量当地的重力加速度,实验场景如甲图所示。他将一根木条平放在楼梯台阶边缘,小球放置在木条上,打开手机的“声学秒表”软件。用钢尺水平击打木条使其转开后,小球下落撞击地面。手机接收到钢尺的击打声开始计时,接收到小球落地的撞击声停止计时,记录下击打声与撞击声的时间间隔t。多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t。 甲 乙 (1)现有以下材质的小球,实验中应当选用　　　　。  A.钢球　　　B.乒乓球　　　C.橡胶球 (2)用分度值为1 mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如乙图所示,则h=　　　　cm。  (3)作出2h-t2图线,如丙图所示,则可得到重力加速度g=　　　　m/s2。  丙 (4)在甲图中,将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量。若将手机放在地面A点,设声速为v,考虑击打声的传播时间,则小球下落时间可表示为t'=　　　(用h、t和v表示)。  (5)有同学认为,小明在实验中未考虑木条厚度,用图像法计算的重力加速度g必然有偏差。请判断该观点是否正确,简要说明理由。 7.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50.0 Hz的交流电源上。 图1 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x1,x2,…,x7,并求出打点2,3,…,7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立v-t坐标系,根据重锤下落的速度作出v-t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v3=　　　　m/s(结果保留3位有效数字)。  图2 (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v3对应的坐标点,并作出v-t图线。 图3 (3)根据图3,实验测得的重力加速度g=　　　　m/s2(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。 微专题4　实验:研究匀变速直线运动 1.答案　(1)从右向左　(2)0.28　0.066 解题思路　(1)小车做减速运动,在相同时间内通过的位移越来越小,由图乙可知,小车在桌面上从右向左运动。 (2)根据匀变速直线运动中间时刻瞬时速度等于该段过程的平均速度,则小车运动到A点时的速度大小为vA= m/s≈0.28 m/s。根据逐差法可得,加速度大小为a= m/s2=0.066 m/s2。 2.答案　见解题思路 解题思路　(1)由题给表格可求出(sn表示第n s内飞行器的位移) s1 s2 s3 s4 s5 s6 507 m 587 m 665 m 746 m 824 m 904 m 可知:s2-s1=80 m,s3-s2=78 m,s4-s3=81 m,s5-s4=78 m,s6-s5=80 m。 则在误差允许的范围内可以认为飞行器在相邻相等时间内的位移差相等,故飞行器在这段时间内近似做匀加速运动。 (2)v== m/s=547 m/s。 (3)由逐差法得a=≈79 m/s2。 3.答案　(1)交流　(2)　(3)重物下落时受到阻力影响 解题思路　(1)实验中打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器。 (2)根据v-t图像可得重力加速度g=。 (3)该同学量取数据再进行计算发现得到的重力加速度数值小于当地的重力加速度真实值,原因可能是重物下落时受到阻力影响。 4.答案　(1)　　(2) 解题思路　(1)由于挡光时间很短,则小球通过P1处的光电门时的速度大小为v1=,小球通过P2处的光电门时的速度大小为v2=。 (2)根据运动学公式可得2gh=-,联立可得当地的重力加速度为g=。 5.答案　见解题思路 解题思路　①匀变速直线运动中,中间时刻速度等于平均速度,所以1位置的速度为v1=。 ②题中要求充分利用数据,利用逐差法求解加速度,则 x4-x1=3a1T2 x5-x2=3a2T2 x6-x3=3a3T2 解得加速度为 a== ③读数产生的误差是人为因素造成的,属于偶然误差。 6.答案　(1)A　(2)61.20　(3)9.62(9.61~9.63均可)　(4)t+　(5)见解题思路 解题思路　(1)实验的原理为h=gt2,当小球所受空气阻力远小于重力时才可不计阻力,小球的下落过程才可视为自由落体运动,故应选A。 (2)分度值为1 mm的刻度尺,读数时必须向后估读一位。 (3)由2h=gt2可知,图线的斜率表示重力加速度,故有:g== m/s2≈9.62 m/s2。 (4)声音从木条传播到地面的时间为,且手机放在地面会导致记录的时间t偏小,故t'=t+。 (5)该观点不正确。设木条厚度为d,则小球自由下落的实际高度H=h+d,用图像法计算的重力加速度g=,而ΔH=Δh,故结果无偏差。 7.答案　(1)1.15 (2)如图所示 (3)9.75 (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tn,则t=。 解题思路　(1)由于交流电源频率f=50.0 Hz,相邻计数点间还有一个计时点,则相邻计数点间时间间隔为T==0.04 s,故v3== cm/s≈1.15 m/s (3)由v-t图线的斜率可得重力加速度为g==9.75 m/s2。 学科网（北京）股份有限公司 $