学科素养聚焦 科学思维方法指导：测定重力加速度的几种方法-【红对勾讲与练·讲义】2026年高考物理大一轮复习全新方案通用版

2勾·讲与练·高三物理 学科素养聚焦 开拓視野·素养达成 科学思维方法指导：测定重力加速度的几种方法 方法1 利用打点计时器测量 方法2利用光电门测量 【例1】(2022·北京卷改编) 【例2】(2020·海南卷)某同学用如图甲所示的 某同学利用自由落体运动 装置测量重力加速度。 纸带 测量重力加速度，实验装置 光电门 如图甲所示，打点计时器接 在频率为50.0Hz的交流 夹子 TTUTTTtTTTTcm 电源上。使重锤自由下落， 重锤 16 打点计时器在随重锤下落 门缓冲转 的纸带上打下一系列点迹 挑出点迹清晰的一条纸带， 甲 实验器材：有机玻璃条（白色是透光部分，黑色 依次标出计数点1,2，…，8，相邻计数点之间还 是宽度均为d=1.00cm的挡光片)，铁架台， 有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的 数字计时器（含光电门），刻度尺。主要实验过 距离x1,x2,…,x,并求出打点2,3，…，7时 程如下： (1)将光电门安装在铁架台上，下方放置承接 对应的重锤的速度。在坐标纸上建立)-1坐 玻璃条下落的缓冲物。 022 标系，根据重锤下落的速度作出？-t图线并求 (2)用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺 重力加速度。 的示数如图乙所示，读出两挡光片间的距离 (1)图乙为纸带的一部分，打点3时，重锤下落 LE cm 的速度v3= m/s(结果保留三位有效 (3)手提玻璃条上端使它静止在 方向 数字)。 上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分 单位：cm 通过。 3.83 5.36 (4)让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间 乙 分别为t1=10.003ms和t2=5.000ms。 (2)除点3外，其余各点速度对应的坐标点已 (5)根据以上测量的数据计算出重力加速度 在图丙坐标系中标出，请在图中标出速度v g= m/s2(结果保留三位有效数字)。 对应的坐标点，并作出v-t图线。 方法3利用滴水法测量 +m·s) 【例3】在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力 3.0 加速度”的实验。实验器材有：支架、漏斗、橡 皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根 荧光刻度尺、频闪仪。具体实验步骤如下： 漏斗 橡皮管 螺 尖嘴玻璃管 夹子 刻度尺 00.040.080.120.160.200.24s 丙 支架 (3)根据图丙，实验测得的重力加速度g= 铝盒须闪仪 m/s2(结果保留三位有效数字)。 甲 第一章运动的描述匀变速直线运动 ①在漏斗中盛满清水，旋松螺丝夹子使水滴以 一定的频率一滴滴地落下； 对其进行拍照，相机曝光时间为5O0s。由于小 ②用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮，由大到 球的运动，它在照片上留下了一条模糊的径 小逐渐调节频闪仪的闪光频率，直到第一次看 迹。根据照片中米尺刻度读出小球所在位置 到一串仿佛固定不动的水滴； 到释放点的距离H、小球在曝光时间内移动的 ③记录各个水滴在竖直放置的刻度尺上所对 距离△。计算出小球通过该位置时的速度大 应的位置； 小，进而得出重力加速度大小g。实验数据 ④采集数据并处理。 如下表： (1)实验中看到一串仿佛固定不动的水滴时， 米尺 频闪仪的闪光频率满足的条件是 相 主尺cm (2)实验中观察到水滴“固定不动”时频闪仪的 游标尺10 20 闪光频率为30Hz,某同学在此时得到如图乙 所示的第1个水滴到第10个水滴的位置，根 次数 4 5 据数据测得当地重力加速度g= m/s2; △l/cm 0.85 0.86 0.82 0.83 0.85 第8个水滴此时的速度8= m/s。 v/(m·s1) 4.25 4.10 4.15 4.25 (结果均保留三位有效数字) H/m 0.91810.94230.85300.88600.9231 12345 9 10 -13.43 单位：cm (1)测量该小球直径时，游标卡尺示数如图乙 -19.36 023 -26.39 所示，小球直径为 mm -34.38 43.67 (2)在第2次实验中，小球下落H=0.9423m 时的速度大小= m/s(保留三位有 (3)该实验存在系统误差的原因可能是（答出 效数字)；第3次实验测得的当地重力加速度 一条即可) 大小g= m/s(保留三位有效数字)。 方法4利用频闪照相法 (3)(多选)可以减小本实验重力加速度大小测 【例4】(2021·湖北卷)某同学假期在家里进行 量误差的措施有 了重力加速度测量实验。如图甲所示，将一根 A.适当减小相机的曝光时间 米尺竖直固定，在米尺零刻度处由静止释放实 B.让小球在真空管中自由下落 心小钢球，小球下落途经某位置时，使用相机 C.用质量相等的实心铝球代替实心钢球9.41m/s2。(4)下落过程中声音传播 的时间为1=么 ,则小球下落的时间 为/=t十t=t+” h 。(5)设木条厚度 为H,则台阶距离地面的高度为h1时 所用时间为t1,高度为h2时所用时间 为t2,则根据前面的分析有g= 2(h,+H)-2(h1+H)=2h,-h） t-ti ti- 所以用图像法处理实验数据时，木条 的厚度对实验无影响。 学科素养聚焦… 例1(1)1.15(2)如图所示 *m·s1) 3.0 0. 00.040.080.120.160.200.24/s (3)9.79 解析：(1)打点计时器接在频率为 50.0Hz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t=2×0.02s=0.04s,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 x24 纸带数据可知0=2t (3.83十5.36)×10 -m/s≈1.15m/s。 2×0.04 (3)根据0=gt,可知g=号，根据v-1 图像可知其斜率为重力加速度，则有 g=2.7-0.35 0.24 m/s2≈9.79m/s。 例2(2)15.40(3)竖直(5)9.74 解析：(2)两挡光片间的距离 L=15.40cm-0=15.40cm。 (③)手提玻璃条上端使它静止在竖直 方向上，让光电门的光束从玻璃条下 端的透光部分通过。 (5)玻璃条下部挡光片通过光电门时 玻璃条的速度为= d 1.00×10-2 10.003X10m/s≈1m/s,玻璃条上 部挡光片通过光电门时玻璃条的速度 为三2=.000X10m/s=2m/s, 根据速度一位移公式有v号一= 2gL,代入数据解得重力加速度g= 5-i≈9.74m/s。 2L 例3(1)频闪仪的闪光频率等于水滴滴 落的频率(2)9.722.25(3)见 解析 红对勾·讲与练·高三物理 解析：(1)后一个水滴经过一个频闪时 间间隔运动到前一个水滴的位置，可 看到一串仿佛固定不动的水滴，即频 闪仪的闪光频率等于水滴滴落的频率 时，水滴仿佛固定不动。 (2)因T= 了=30s,故由△x=aT 可得(h1o-hs)-(hg-hs)=g(2T)2, 解得g=9.72m/s,0=, 2T 2.25m/s。 (3)空气阻力对水滴的运动产生影响： 水滴滴落的频率不恒定也会对实验产 生影响。 例4(1)15.75(2)4.309.85 (3)AB 解析：(1)由游标卡尺的读数规则可 知，小球的直径为d=15mm十15× 0.05mm=15.75mm。 (2)由题意可知，小球下落H=0.9423m 时的速度大小= 4=0.86×10 500 m/s=4.301m/s, 由运动学公式心=2gh,得g=2H 4.102 2X0.8530m/s≈9.85m/s2。 (3)小球下落一定高度时的瞬时速度 近似为曝光时间内的平均速度，曝光 时间越短，曝光时间内的平均速度越 接近瞬时速度，实验误差越小，A正 确；让小球在真空管中自由下落，可减 小空气阻力的影响，可减小实验误差， B正确；用质量相等的实心铝球代替实 心钢球时，铝球体积更大，阻力对铝球 的影响较大，实验误差较大，C错误。 第二章相互作用 第1讲重力弹力 必备知识梳理.一 1.(1)物体(2)运动状态(3)矢量 2.(1)地球的吸引(3)竖直向下 (4)一点①质量②悬挂 教材链接·想一想 提示：重心的位置跟物体的形状和物 体内质量的分布有关。 3.(1)①形变②b.弹性形变③相反 (2)①正比②a.劲度系数自身性质 b.变化量 概念辨析 1.×2.×3.√4.×5./6.× …关键能力提升 考点一重力和重心 典例1D由于物体放在水中时，受到 向上的浮力，从而减小弹簧的拉伸形 变，弹簧测力计的示数减小，但物体的 重力并不改变，A错误；当两物体所处 的地理位置相同时，g值相同，质量大 的物体的重力必定大，但当两物体所 处的地理位置不同时，如质量较小的 -526- 物体放在地球上，质量较大的物体放 在月球上，由于月球上g值较小，导致 质量大的物体的重力不一定大，B错 误；重力的方向是竖直向下的，C错误： 物体的重心位置由物体的形状和质量 分布情况共同决定，物体的形状改变 后，其重心位置往往发生改变，D正确。 对点演练 1.C重力的方向竖直向下，但不一定指 向地心，A错误；由于地球对战机的吸 引而产生重力，同时战机对地球也产 生引力，B错误；任何力都有施力物体， 重力的施力物体是地球，C正确：地球 附近的任何物体都受重力作用，与运 动状态无关，D错误。 2.D薄板质量分布均匀，由题图可知当 吊起B点时，沿着OB这条线，两边图 形等底等高，面积相同，则质量相同， 即重心在直线OB上；同理，当吊起C ,点时，沿着O汇这条线两边图形面积相 同，质量相同，重心在直线OC上，所以 可知O,点为该薄板的重心，则细线的 延长线一定通过题图中的O点。 考点二弹力有无及方向的判断 典例2见解析图 解析：(1)弹力方向垂直于接触面。 (2)杆的弹力的方向可以不沿杆，但是 由于必须平衡重力，所以杆的弹力方 向竖直向上。(3)绳子的拉力必须沿 绳，若斜面对小球A有支持力，则小球A 受力不平衡，故支持力不存在。(4)加速 度方向水平向右，所以合力方向水平 向右且等于重力，所以杆在水平方向 和竖直方向的分力都等于重力，则杆 的弹力斜向右上方45°。(5)绳子的拉 力必须沿绳。 F ↑FN FT G Y (1) (3) 45,F F G （4) (5) 对点演练 3.B小球光滑时，若弹簧P无拉力，则 弹簧Q一定有拉力，斜面对小球有支 持力，小球可以平衡，A错误：小球光 滑时，若弹簧P和Q都有拉力，斜面对 小球一定有支持力，否则不会平衡，小 球受4个力的作用，B正确；斜面和小 球都不光滑时，若弹簧P无拉力且小 球处于平衡状态，对小球受力分析，受 到竖直向下的重力，斜面的支持力，受 到的摩擦力可能沿斜面向下也可能沿 斜面向上，还可能为零，弹簧Q可能伸 长也可能压缩，还可能处于原长状态， C错误：斜面和小球都不光滑时，对小