第04讲 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度（复习讲义）（广东专用）2027年高考物理一轮复习讲练测

该高中物理高考复习讲义聚焦直线运动瞬时速度测量实验，涵盖教材原型（打点计时器）与创新拓展（光电门、频闪照相）核心考点，按“考情分析-知识框架-考点拆解-真题训练”流程构建系统复习体系，通过原理梳理、数据处理方法指导及真题演练，帮助学生突破实验误差分析、加速度计算等难点。 讲义突出科学探究与科学思维培养，如在打点计时器实验中，通过逐差法和v-t图像法求加速度，训练科学推理能力，创新实验模块结合光电门、频闪照相改进方案，渗透质疑创新素养。设置基础例析与变式训练分层练习，配合真题溯源感知考向，助力学生高效掌握实验精髓，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

第04讲 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度 考点一 教材原型实验 考向1 教材原型实验 【重】 例1 【答案】　(1)电火花　220　(2)0.570　(3)见解析图　(4)0.45　0.300　(5)偏小 【变式训练1·变载体】 【答案】　(1)不需要　不需要　(2) (3)　(4)偏小 ▶新情境◀【变式训练2】【答案】（1） 不是 （2） （3） 偏小 （4） 匀加速直线； 考点二 创新拓展实验 知识点1 创新拓展实验 考向一 创新拓展实验【重】 例1 【答案】 (2)15.40　(4)1　2　(5)9.74 【变式训练1·变载体】 【答案】（1） 9.50；0.25 （2） 2.0 （3） D （4） 小于 【变式训练2·变考法】 【答案】； 匀变速直线； 不变 真题溯源·考向感知 1.【答案】　(1)B　(2)C　 (3)　9.60 2.【答案】　(1)AC　(2)①左　②0.30　③0.40 3.【答案】　(1)0.02　1.20　4.06 4.【答案】　(1)不需要　(2)2.60　2.60 5.【答案】　(1)0.860　(2)滑块在A至B段的平均速度的大小　(3)偶然　(4)2.3(2.2~2.4) 6.【答案】（1） 5.1 （3） 先接通数字计时器，后释放工件 （4） （5） 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 考向1 教材原型实验 重 考点二 创新拓展实验 考向1 创新拓展实验 重 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 教材原型实验 —— √ 创新拓展实验 —— —— 考情分析 题型与考向：高考对这部分内容的考查，大多以选择题的形式出现，通常情况下难度不大,会以实际生活中的例子作为试题背景，考查对质点、参考系、位移等的基本概念的理解与辨析，及位移、速度、加速度的计算。1.图像主导:运动学中超过60%的题目涉及运动图像,如v-t图像、s-t图像、a-t图像,要求通过斜率、面积、交点分析运动状态。 情境与立意： 1.生活实践类：安全行车，日常生活，交通运输，体育运动(如足球、体操、跳水、攀岩、骑行等)； 2.学习探究类：速度的测量，加速度的测量。 复习目标 1.了解物理实验中的误差，学会减小实验误差。 2.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。3.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 知识点1 基本实验原理和步骤 知●识●解●构 一、打点计时器方案 1.实验目的 练习使用打点计时器,学会利用纸带上的点迹测瞬时速度,并通过纸带求解小车运动的加速度和瞬时速度,分析物体的运动性质。 2.实验原理 如图所示,利用钩码通过细绳拉动小车在长木板上做加速运动,通过打点计时器在小车拖动的纸带上记录小车的运动信息,探究匀变速直线运动的特点并求加速度。 3.实验器材 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、复写纸、导线、交流电源等。 4.实验步骤 (1)按照实验原理图,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。 (2)把一细绳系在小车上,细绳绕过定滑轮,下端挂适量的钩码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面。 (3)把小车靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车,让小车拖动纸带运动。 (4)在小车运动到定滑轮前停住小车,关闭电源,取下纸带。 (5)换纸带重复做三次实验,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 5.数据处理 (1)利用平均速度求瞬时速度:vn=。 (2)分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质。若物体做匀变速直线运动,则应满足Δs=s2-s1=s3-s2=…=aT2。 (3)利用纸带求物体加速度的两种方法。 ①逐差法。 根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=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。 在数据处理时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=求出打各点时物体的瞬时速度,然后作出vt图像,用vt图像的斜率求物体运动的加速度。 6.误差分析 (1)根据纸带测量的位移有误差。 (2)电源频率不稳定,造成相邻两点的时间间隔不完全相等。 (3)纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 7.注意事项 (1)纸带、细绳要和长木板平行。 (2)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。 (3)在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 (4)为减小误差,小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差产生的影响,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。 (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 二、数字计时器或频闪照相方案 1.实验目的 运用数字计时器或频闪照相方法探究匀变速直线运动的特点。 2.实验装置原理如图所示 探究小球沿倾斜直槽运动的速度变化特点 研究小球沿倾斜直槽运动的位移变化特点 (1)通过测量小球沿倾斜直槽滚下,在不同时刻的速度,确定小球速度随时间的变化情况,探究小球运动速度变化的特点。 (2)利用频闪照相机对小球的运动拍照,得到小球运动中相同时间内位置的改变,研究小球运动的位移变化特点。 3.实验器材 (1)倾斜直槽、数字计时器和光电门组成的计时装置、直径D=0.02 m的小球、刻度尺。 (2)倾斜直槽、小球、频闪照相机、刻度尺。 4.实验步骤 (1)探究小球运动的速度变化。 ①安置倾斜直槽和光电门B、光电门C,并连接数字计时器。 ②将小球从靠近竖直支架A的位置由静止释放。 ③通过数字计时器分别记录小球通过光电门B、光电门C的时间,用刻度尺测量光电门B、C间距离并填入数据表中。 ④重复②,记录小球由光电门B到光电门C的时间并填入数据表中。 ⑤改变光电门C的位置,重复②③④。 (2)研究小球运动的位移变化。 ①安置倾斜直槽和频闪照相机。 ②将小球从靠近竖直支架A释放的同时开启频闪照相机,得到小球运动的位置随时间改变的照片。 5.数据处理 (1)探究小球速度变化的特点。 ①计算每次实验中小球经过光电门B、C的速度,并填入数据表中。 ②以小球经过两个光电门之间的时间t为横轴,小球经过光电门的速度v为纵轴,描点作出小球运动的v-t图像。可得到小球运动的速度随时间变化的图像为一条倾斜的直线。 (2)研究小球运动的位移变化特点。 ①从小球运动的闪光照片中从方便读数的位置开始,依次记录小球的位置。 ②依次计算小球的位移s1,s2,s3,…,sn。 ③计算小球相邻位移的变化s2-s1,s3-s2,…,sn-sn-1。 (3)结论。 小球在倾斜直槽内运动时速度随时间均匀变化,即加速度不变;做匀变速直线运动的物体,在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。 6.误差分析 误差 产生原因 减小方法 偶然 误差 照片上小球位置读数有误差 眼睛观察照片上小球的同一侧,且读数时视线正视刻度尺刻度 描点作图 不准确 尽量测多组数据,认真描点,坐标轴的单位长度选取合适,使图像尽量分布在较大的坐标平面内 系统 误差 倾斜直槽的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的倾斜直槽 7.注意事项 (1)在多次实验中,小球从同一位置(紧靠支架A)由静止释放。 (2)光电门B的位置保持不变,且离小球释放点尽可能远一些。 (3)光电门C的位置改变多次,均需记录小球通过光电门C的时间和由B到C的时间。 (4)作v-t图像时,分别适当选取坐标轴的单位长度,使图线分布在坐标系较大范围内。 (5)利用频闪相机拍摄小球释放后运动的闪光照片时,应使相机离倾斜直槽尽量远一些。 考●向●破●译 考向1 教材原型实验 【重】 例1 (2025·广东深圳实验中学月考)小华同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，将打点计时器固定在某处，在细线拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板上运动，如图甲所示，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带的一段，如图乙所示。在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，并用刻度尺测出了各计数点到0计数点的距离，图中所标数据的单位是cm。 (1)小华利用家庭电源来做实验，因此应该选择　　　　计时器，工作电压为　　　　 V。  (2)根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度大小，请你帮助他计算出打下计数点6时小车的速度大小为　　　　 m/s(结果保留3位有效数字)。  计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/(m·s-1) 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 (3)以速度大小v为纵坐标、时间t为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，根据上表中的v、t数据，在图丙所示的坐标系中描点并作出小车运动的v-t图像。 丙 (4)根据v-t图像可知，小车的加速度大小为　　　　 m/s2(保留2位有效数字)，计时起点的瞬时速度大小为　　　　m/s(保留3位有效数字)。  (5)如果当时电路中的交流电压的频率为51 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  【变式训练1·变载体】(2026·广东潮州模拟)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率为f=50 Hz的交流电源。 (1)该实验　　　　平衡摩擦力，　　　　满足钩码的质量远远小于木块的质量(选填“需要”“不需要”)。  (2)打下计数点6时纸带的速度v6=　　　　　　　　(用给定字母表示)。  (3)物体的加速度为a=　　　　　　　　(用给定字母表示)。  (4)如果交变电流的频率f>50 Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。  ▶新情境◀【变式训练2】某实验小组的同学利用如图1所示的装置做“测定匀变速直线运动加速度”的实验。 （1） 实验中，将长木板垫起一个倾斜角度以平衡摩擦_  _  （选填“是”或“不是”）必需的步骤。 （2） 已知实验中使用的交流电源的频率为，图2是打出的一条清晰的纸带，相邻计数点之间有四个点没有画出，如果舍掉位移较小的，则计算实验小车加速度的表达式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 如果实验时所用交流电源的频率比理论值大，则加速度的测量值与实际值相比_  _  （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （4） 实验小组的小明同学按照课本课后题中提到的方法，从每个计数点处将纸带剪开分成五段贴到坐标纸上，沿下端各计数点连线作横轴，沿段左侧作纵轴，上端各计数点（纸带宽度的中点）能够拟合成一条倾斜直线，如图3所示，说明实验小车做_  _  _  _  _  _  _  _  运动，若用纵轴表示，纸带宽度表示_  _  _  _  _  _  _  _  （用题中所给物理量符号写出表达式），则倾斜直线的斜率就表示纸带运动的加速度。 考点二 创新拓展实验 知识点1 创新拓展实验 知●识●解●构 1.高考启示 高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。 2.情景拓展 (1)实验器材及速度的测量方法的改进 (2)获得加速度方法的改进 长木板倾斜，靠小车或滑块的重力获得加速度(如图甲、乙所示)靠重物的拉力获得加速度。 (3)计时方法的改进 采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔打点计时器。 考●向●破●译 考向一 创新拓展实验【重】 例1 (2025·广东佛山阶段练习)某同学用如图甲所示的装置测量重力加速度。 实验器材:有机玻璃条(白色部分是透光部分,黑色部分是宽度均为d=1.00 cm的挡光片),铁架台,数字计时器(含光电门),刻度尺。主要实验过程如下: (1)将光电门安装在铁架台上,下方放置承接玻璃条下落的缓冲物。 (2)用刻度尺测量两挡光片间的距离,刻度尺的示数如图乙所示,读出两挡光片间的距离L= 　　　　cm。  (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。 (4)让玻璃条自由下落,测得两次挡光的时间分别为t1=10.003 ms和t2=5.000 ms,可算出玻璃条在t1时刻速度为　　　　m/s,在t2时刻速度为　　　　m/s。(结果均保留1位有效数字)  (5)根据以上测量的数据计算出重力加速度g=　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  【变式训练1·变载体】 （2025·广东联考）图1为利用频闪照相法研究匀变速直线运动规律的实验装置。质量分别为、的两小球、通过绕过定滑轮的轻绳连接，整个装置固定在铁架台上，毫米刻度尺紧靠小球固定。实验时，小球从高处由静止开始下落，利用频闪相机记录小球的运动过程，得到图2所示的频闪照片。已知相机的频闪频率为，重力加速度取。 （1） 小球经过点时，球心位置对应的刻度尺的读数_  _  ，小球在该点的速度大小_  _  （结果保留2位有效数字）。 （2） 小球下落的加速度_  _  （结果保留2位有效数字）。 （3） 根据实验数据可得，小球、的质量之比近似为_  _  _  _  （填正确答案标号）。 A. B. C. D. （4） 若考虑到空气阻力和摩擦力的影响，则（3）中小球、的质量之比_  _  （选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【变式训练2·变考法】使用如图所示的装置探究物体沿斜面下滑的运动特点，操作步骤如下： ①让滑块从距离挡板处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水流到量筒中（假设水流是均匀稳定的）； ②当滑块碰到挡板时立即关闭阀门； ③记录量筒收集的水量； ④改变，重复以上操作； ⑤记录测得的数据并填写在表格中。 次数 1 95 2 89 3 84 4 77 5 71 根据表中数据得到与_  _  _  _  _  _  （选填“”“”或“”）成正比，由此可得滑块沿斜面向下做_  _  _  _  _  _  _  _  运动。若保持下滑的距离不变，仅增大滑块的质量，水量将_  _  （选填“增大”“不变”或“减小”）。（实验允许有误差） 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1.(2025·广东佛山高三期中)利用图甲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)为了减小误差，重物应选　　　　(填入正确选项前的字母)。  A.木块 B.铁块 C.塑料块 (2)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有　　　　(填入正确选项前的字母)。  A.天平 B.秒表 C.刻度尺 (3)取下纸带，取其中的一段标出计数点如图乙所示，测出相邻计数点间的距离分别为s1=2.60 cm，s2=4.14 cm，s3=5.69 cm，s4=7.22 cm，s5=8.75 cm，s6=10.29 cm，已知打点计时器的打点间隔T=0.02 s，则重物运动的加速度计算表达式为a=　　　　　　，代入数据，可得加速度a=　　　　m/s2(计算结果保留3位有效数字)。  2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中: (1)下列操作中正确的是　　　　。  A.在释放小车前，小车应该靠近打点计时器 B.打点计时器应该安装在长木板有滑轮的这一端 C.应该先接通电源，后释放小车 D.电火花计时器应该使用220 V直流电源 (2)某同学用如图甲所示的装置，打出的一条纸带如图乙所示，其中ABCDE为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率f=50 Hz的交流电源。 甲 乙 ①实验时该纸带的　　　　端是和小车相连的(选填“左”或“右”);  ②打点计时器打下C点时小车的瞬时速度大小为　　　　m/s(结果保留2位有效数字);  ③由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。  3.(2025·广东深圳阶段练)请根据下列两种常见的加速度测算方法完成实验操作和计算。 (1)通过打点计时器测量加速度。把电火花计时器接入“220 V，50 Hz”的家用交流电源、打点计时器打出连续两个点的时间为　　　　s。选出纸带中点迹清晰的一段，纸带上连续7个点间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5和s6，如图甲所示，读出s1=　　　　cm。根据纸带数据测算小车的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  甲 (2)如图乙所示，小车在斜面上匀加速直线下滑，小车上固定着宽度为d的挡光片，挡光片先后经过两个光电门的时间分别为t1和t2，要测量这个过程中小车的加速度，还需要测量一个物理量A，该物理量为　　　　　　　　。则小车的加速度可以表示为　　　　(用d、t1、t2和A表示)。  乙 4.(2025·广东深圳高三期末)某同学用如图甲所示的装置研究小车做直线运动的规律，实验步骤如下: ①将小车放在长板的P位置，让小车从P位置由静止开始下滑，通过计算机可得到小车与位移传感器间距离随时间变化的s-t图像如图乙，并求出小车的加速度a; ②改变长板的倾角，重复步骤①。 请完成下列问题: (1)本实验　　　　(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。  (2)分析图乙中的s、t数据可知，小车在相邻相等时间内的位移差为　　　　cm，可得小车的加速度大小为　　　　m/s2(计算结果保留2位小数)。  5.利用图(a)所示的装置测量滑块运动的加速度，将木板固定在水平桌面上，光电门A固定在木板上靠近滑块处，光电门B的位置可移动，利用一根压缩的短弹簧来弹开带有遮光片的滑块。实验步骤如下: (1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图(b)所示，d=　　　　cm。  (2)两个光电门同时连接计时器，让滑块从O位置弹开并沿木板向右滑动，用计时器记录遮光片从光电门A运动至光电门B所用的时间t，再用刻度尺测量A、B之间的距离s。则表示　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)保持光电门A的位置不动，逐次改变光电门B的位置，每次都使滑块从O位置弹开，用计时器记录每次相应的t值，并用刻度尺测量A、B之间相应的距离s。每次实验重复几次测量后取平均值，这样可以减少实验的　　　　误差(选填“偶然”或“系统”)。  (4)若用-t图像处理数据，所得图像如图(c)所示，则该图线在轴上的截距表示滑块经过光电门A时速度的大小;用作图法算出滑块运动的加速度大小a=　　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。  6.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，实验小组用如图1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，示数如图2所示，宽度_  _  。 （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，应_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （选填“先释放工件，后接通数字计时器”或“先接通数字计时器，后释放工件”）。数字计时器记录下工件上每一条“梁”通过光电门的遮光时间，其中第一条“梁”遮光时间为。 （4） 计算第一条“梁”通过光电门的速度_  _  _  _  _  _  _  _  （用题中已知或测得的物理量符号表示），如此类推可得到其他“梁”通过光电门的速度。 （5） 以每条“梁”通过光电门的速度的二次方为纵坐标，为横坐标作出图3，已知图像的截距为，斜率为，可得当地的重力加速度_  _  _  _  _  _  （用题中已知或测得的物理量符号表示）。 图3 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $ 第04讲 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度 内容导航 01 命题透视·考情前瞻 对标素养，研判高考命题趋势 02 思维建模·脉络梳理 搭建知识框架，构建系统思维 03 考点精讲·靶向突破 拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 考向1 教材原型实验 重 考点二 创新拓展实验 考向1 创新拓展实验 重 04 真题溯源·考向感知 溯源真题逻辑，感知高考考向 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 核心考点 2026年 2025年 2024年 教材原型实验 —— √ 创新拓展实验 —— —— 考情分析 题型与考向：高考对这部分内容的考查，大多以选择题的形式出现，通常情况下难度不大,会以实际生活中的例子作为试题背景，考查对质点、参考系、位移等的基本概念的理解与辨析，及位移、速度、加速度的计算。1.图像主导:运动学中超过60%的题目涉及运动图像,如v-t图像、s-t图像、a-t图像,要求通过斜率、面积、交点分析运动状态。 情境与立意： 1.生活实践类：安全行车，日常生活，交通运输，体育运动(如足球、体操、跳水、攀岩、骑行等)； 2.学习探究类：速度的测量，加速度的测量。 复习目标 1.了解物理实验中的误差，学会减小实验误差。 2.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。3.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 教材原型实验 知识点1 基本实验原理和步骤 知●识●解●构 一、打点计时器方案 1.实验目的 练习使用打点计时器,学会利用纸带上的点迹测瞬时速度,并通过纸带求解小车运动的加速度和瞬时速度,分析物体的运动性质。 2.实验原理 如图所示,利用钩码通过细绳拉动小车在长木板上做加速运动,通过打点计时器在小车拖动的纸带上记录小车的运动信息,探究匀变速直线运动的特点并求加速度。 3.实验器材 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、复写纸、导线、交流电源等。 4.实验步骤 (1)按照实验原理图,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。 (2)把一细绳系在小车上,细绳绕过定滑轮,下端挂适量的钩码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面。 (3)把小车靠近打点计时器,先接通电源,后释放小车,让小车拖动纸带运动。 (4)在小车运动到定滑轮前停住小车,关闭电源,取下纸带。 (5)换纸带重复做三次实验,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 5.数据处理 (1)利用平均速度求瞬时速度:vn=。 (2)分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离,计算相邻计数点距离之差,看其是否为常数,从而确定物体的运动性质。若物体做匀变速直线运动,则应满足Δs=s2-s1=s3-s2=…=aT2。 (3)利用纸带求物体加速度的两种方法。 ①逐差法。 根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=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。 在数据处理时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=求出打各点时物体的瞬时速度,然后作出vt图像,用vt图像的斜率求物体运动的加速度。 6.误差分析 (1)根据纸带测量的位移有误差。 (2)电源频率不稳定,造成相邻两点的时间间隔不完全相等。 (3)纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 7.注意事项 (1)纸带、细绳要和长木板平行。 (2)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。 (3)在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止钩码落地和小车与滑轮相撞。 (4)为减小误差,小车的加速度宜适当大些,可以减小长度的测量误差产生的影响,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。 (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 二、数字计时器或频闪照相方案 1.实验目的 运用数字计时器或频闪照相方法探究匀变速直线运动的特点。 2.实验装置原理如图所示 探究小球沿倾斜直槽运动的速度变化特点 研究小球沿倾斜直槽运动的位移变化特点 (1)通过测量小球沿倾斜直槽滚下,在不同时刻的速度,确定小球速度随时间的变化情况,探究小球运动速度变化的特点。 (2)利用频闪照相机对小球的运动拍照,得到小球运动中相同时间内位置的改变,研究小球运动的位移变化特点。 3.实验器材 (1)倾斜直槽、数字计时器和光电门组成的计时装置、直径D=0.02 m的小球、刻度尺。 (2)倾斜直槽、小球、频闪照相机、刻度尺。 4.实验步骤 (1)探究小球运动的速度变化。 ①安置倾斜直槽和光电门B、光电门C,并连接数字计时器。 ②将小球从靠近竖直支架A的位置由静止释放。 ③通过数字计时器分别记录小球通过光电门B、光电门C的时间,用刻度尺测量光电门B、C间距离并填入数据表中。 ④重复②,记录小球由光电门B到光电门C的时间并填入数据表中。 ⑤改变光电门C的位置,重复②③④。 (2)研究小球运动的位移变化。 ①安置倾斜直槽和频闪照相机。 ②将小球从靠近竖直支架A释放的同时开启频闪照相机,得到小球运动的位置随时间改变的照片。 5.数据处理 (1)探究小球速度变化的特点。 ①计算每次实验中小球经过光电门B、C的速度,并填入数据表中。 ②以小球经过两个光电门之间的时间t为横轴,小球经过光电门的速度v为纵轴,描点作出小球运动的v-t图像。可得到小球运动的速度随时间变化的图像为一条倾斜的直线。 (2)研究小球运动的位移变化特点。 ①从小球运动的闪光照片中从方便读数的位置开始,依次记录小球的位置。 ②依次计算小球的位移s1,s2,s3,…,sn。 ③计算小球相邻位移的变化s2-s1,s3-s2,…,sn-sn-1。 (3)结论。 小球在倾斜直槽内运动时速度随时间均匀变化,即加速度不变;做匀变速直线运动的物体,在任意两个连续相等的时间内的位移之差是相等的。 6.误差分析 误差 产生原因 减小方法 偶然 误差 照片上小球位置读数有误差 眼睛观察照片上小球的同一侧,且读数时视线正视刻度尺刻度 描点作图 不准确 尽量测多组数据,认真描点,坐标轴的单位长度选取合适,使图像尽量分布在较大的坐标平面内 系统 误差 倾斜直槽的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的倾斜直槽 7.注意事项 (1)在多次实验中,小球从同一位置(紧靠支架A)由静止释放。 (2)光电门B的位置保持不变,且离小球释放点尽可能远一些。 (3)光电门C的位置改变多次,均需记录小球通过光电门C的时间和由B到C的时间。 (4)作v-t图像时,分别适当选取坐标轴的单位长度,使图线分布在坐标系较大范围内。 (5)利用频闪相机拍摄小球释放后运动的闪光照片时,应使相机离倾斜直槽尽量远一些。 考●向●破●译 考向1 教材原型实验 【重】 例1 (2025·广东深圳实验中学月考)小华同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，将打点计时器固定在某处，在细线拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板上运动，如图甲所示，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带的一段，如图乙所示。在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间还有四个点未画出，并用刻度尺测出了各计数点到0计数点的距离，图中所标数据的单位是cm。 (1)小华利用家庭电源来做实验，因此应该选择　　　　计时器，工作电压为　　　　 V。  (2)根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度大小，请你帮助他计算出打下计数点6时小车的速度大小为　　　　 m/s(结果保留3位有效数字)。  计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/(m·s-1) 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 (3)以速度大小v为纵坐标、时间t为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，根据上表中的v、t数据，在图丙所示的坐标系中描点并作出小车运动的v-t图像。 丙 (4)根据v-t图像可知，小车的加速度大小为　　　　 m/s2(保留2位有效数字)，计时起点的瞬时速度大小为　　　　m/s(保留3位有效数字)。  (5)如果当时电路中的交流电压的频率为51 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。  【答案】　(1)电火花　220　(2)0.570　(3)见解析图　(4)0.45　0.300　(5)偏小 【解析】　(1)小华利用家庭电源来做实验，电压为220 V，因此应该选择电火花计时器，工作电压为220 V。 (2)根据表格中的数据可知，相邻计数点之间的时间间隔为T=0.1 s，匀变速直线运动中，全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则打下计数点6时小车的速度大小为v6= m/s=0.570 m/s。 (3)根据表格中的v、t数据，在坐标系中描点，用一条直线将点迹连接起来，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示。 (4)v-t图像的斜率表示加速度，结合上述图像可知，小车的加速度大小为a= m/s2=0.45 m/s2，上述v-t图像纵轴的截距表示计时起点的速度，根据图像可知v0=0.300 m/s。 (5)图像法求加速度的本质与逐差法相同，均是为了减小偶然误差，根据逐差法可知 a= 如果当时电路中的交流电压的频率为51 Hz，而做实验的同学并不知道，处理数据时，相邻计数点之间的时间间隔偏大，可知加速度的测量值小于实际值。 【变式训练1·变载体】(2026·广东潮州模拟)在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，如图所示，各个计数点已经在纸带上标出，图中每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接频率为f=50 Hz的交流电源。 (1)该实验　　　　平衡摩擦力，　　　　满足钩码的质量远远小于木块的质量(选填“需要”“不需要”)。  (2)打下计数点6时纸带的速度v6=　　　　　　　　(用给定字母表示)。  (3)物体的加速度为a=　　　　　　　　(用给定字母表示)。  (4)如果交变电流的频率f>50 Hz，但当时做实验的同学并不知道，那么测得的加速度值比真实值　　　　(选填“偏大”或“偏小”)。  【答案】　(1)不需要　不需要　(2) (3)　(4)偏小 【解析】　(1)本实验是研究匀变速直线运动的规律，即只需要测出木块运动的加速度和速度，而不需要测出合力的大小，故不需要平衡摩擦力，也不需要满足钩码的质量远远小于木块的质量。 (2)相邻计数点有四个点没有画出，则时间间隔为t=5T=，根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有v6=。 (3)根据匀变速直线运动的规律有s3-s1=4a1t2，s4-s2=4a2t2，可求得平均加速度为a=。 (4)根据匀变速直线运动的规律可知加速度的测量值为a==Δs·f2，故频率f>50 Hz时，测量值的频率偏小，所求得的加速度偏小。 ▶新情境◀【变式训练2】某实验小组的同学利用如图1所示的装置做“测定匀变速直线运动加速度”的实验。 （1） 实验中，将长木板垫起一个倾斜角度以平衡摩擦_  _  （选填“是”或“不是”）必需的步骤。 （2） 已知实验中使用的交流电源的频率为，图2是打出的一条清晰的纸带，相邻计数点之间有四个点没有画出，如果舍掉位移较小的，则计算实验小车加速度的表达式为_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  。 （3） 如果实验时所用交流电源的频率比理论值大，则加速度的测量值与实际值相比_  _  （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （4） 实验小组的小明同学按照课本课后题中提到的方法，从每个计数点处将纸带剪开分成五段贴到坐标纸上，沿下端各计数点连线作横轴，沿段左侧作纵轴，上端各计数点（纸带宽度的中点）能够拟合成一条倾斜直线，如图3所示，说明实验小车做_  _  _  _  _  _  _  _  运动，若用纵轴表示，纸带宽度表示_  _  _  _  _  _  _  _  （用题中所给物理量符号写出表达式），则倾斜直线的斜率就表示纸带运动的加速度。 【答案】（1） 不是 （2） （3） 偏小 （4） 匀加速直线； 【解析】 （1） 测定匀变速直线运动加速度的实验中不需要平衡摩擦力，只需要保证小车做匀变速直线运动即可，则将长木板垫起一个角度以平衡摩擦不是必需的步骤。 （2） 交流电的频率为，相邻计数点之间有四个点没有画出，则相邻计数点间的时间间隔 由逐差法有 整理可得。 （3） 根据题意，由（2）中分析可知，若实验时所用交流电的频率比理论值 偏大，则加速度的测量值与实际值相比偏小。 （4） 根据题意，若用纵轴表示，由逐差法有 可知，纸带宽度表示，若上端各计数点能够拟合成一条倾斜直线，则 不变，说明实验小车做匀加速直线运动。 考点二 创新拓展实验 知识点1 创新拓展实验 知●识●解●构 1.高考启示 高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材实验的基础上创设新情景。因此，要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。 2.情景拓展 (1)实验器材及速度的测量方法的改进 (2)获得加速度方法的改进 长木板倾斜，靠小车或滑块的重力获得加速度(如图甲、乙所示)靠重物的拉力获得加速度。 (3)计时方法的改进 采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔打点计时器。 考●向●破●译 考向一 创新拓展实验【重】 例1 (2025·广东佛山阶段练习)某同学用如图甲所示的装置测量重力加速度。 实验器材:有机玻璃条(白色部分是透光部分,黑色部分是宽度均为d=1.00 cm的挡光片),铁架台,数字计时器(含光电门),刻度尺。主要实验过程如下: (1)将光电门安装在铁架台上,下方放置承接玻璃条下落的缓冲物。 (2)用刻度尺测量两挡光片间的距离,刻度尺的示数如图乙所示,读出两挡光片间的距离L= 　　　　cm。  (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。 (4)让玻璃条自由下落,测得两次挡光的时间分别为t1=10.003 ms和t2=5.000 ms,可算出玻璃条在t1时刻速度为　　　　m/s,在t2时刻速度为　　　　m/s。(结果均保留1位有效数字)  (5)根据以上测量的数据计算出重力加速度g=　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  【答案】 (2)15.40　(4)1　2　(5)9.74 【解析】 (2)由题图乙可知,两挡光片间的距离L=15.40 cm。 (4)玻璃条下部挡光片通过光电门时玻璃条的速度为v1== m/s≈1 m/s,玻璃条上部挡光片通过光电门时玻璃条的速度为v2== m/s=2 m/s。 (5)根据速度位移公式有-=2gL,代入数据解得重力加速度g≈9.74 m/s2。 【变式训练1·变载体】 （2025·广东联考）图1为利用频闪照相法研究匀变速直线运动规律的实验装置。质量分别为、的两小球、通过绕过定滑轮的轻绳连接，整个装置固定在铁架台上，毫米刻度尺紧靠小球固定。实验时，小球从高处由静止开始下落，利用频闪相机记录小球的运动过程，得到图2所示的频闪照片。已知相机的频闪频率为，重力加速度取。 （1） 小球经过点时，球心位置对应的刻度尺的读数_  _  ，小球在该点的速度大小_  _  （结果保留2位有效数字）。 （2） 小球下落的加速度_  _  （结果保留2位有效数字）。 （3） 根据实验数据可得，小球、的质量之比近似为_  _  _  _  （填正确答案标号）。 A. B. C. D. （4） 若考虑到空气阻力和摩擦力的影响，则（3）中小球、的质量之比_  _  （选填“大于”“小于”或“等于”）真实值。 【答案】（1） 9.50；0.25 （2） 2.0 （3） D （4） 小于 【解析】 （1） 小球 经过 点时，球心位置对应的刻度尺的读数 频闪周期 小球 在该点的速度大小。 （2） 由图2可知、两点间的距离为，、两点间的距离为，、两点间的距离为，则小球 在相邻 内的位移之差为，根据 可得小球 下落的加速度。 （3） 对两个小球组成的整体分析有，整理得，项正确。 （4） 由题意得 代入数据得 此时 故若考虑到空气阻力和摩擦力的影响，则（3）中小球、的质量之比小于真实值。 【变式训练2·变考法】使用如图所示的装置探究物体沿斜面下滑的运动特点，操作步骤如下： ①让滑块从距离挡板处由静止下滑，同时打开水箱阀门，让水流到量筒中（假设水流是均匀稳定的）； ②当滑块碰到挡板时立即关闭阀门； ③记录量筒收集的水量； ④改变，重复以上操作； ⑤记录测得的数据并填写在表格中。 次数 1 95 2 89 3 84 4 77 5 71 根据表中数据得到与_  _  _  _  _  _  （选填“”“”或“”）成正比，由此可得滑块沿斜面向下做_  _  _  _  _  _  _  _  运动。若保持下滑的距离不变，仅增大滑块的质量，水量将_  _  （选填“增大”“不变”或“减小”）。（实验允许有误差） 【答案】； 匀变速直线； 不变 【解析】在表格中计算出、，如表 次数 1 95 9 025 2 89 7 921 3 84 7 056 4 77 5 929 5 71 5 041 从表格数据可以得出 与 成正比，则，由于水流均匀稳定，则量筒中收集的水量 和时间 成正比，所以，由此可得滑块沿斜面向下做匀变速直线运动 位移 与体积 的二次方成正比，与滑块的质量无关，所以若保持下滑的距离 不变，仅增大滑块的质量，水量 将不变。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1.(2025·广东佛山高三期中)利用图甲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)为了减小误差，重物应选　　　　(填入正确选项前的字母)。  A.木块 B.铁块 C.塑料块 (2)为了测得重物下落的加速度，还需要的实验器材有　　　　(填入正确选项前的字母)。  A.天平 B.秒表 C.刻度尺 (3)取下纸带，取其中的一段标出计数点如图乙所示，测出相邻计数点间的距离分别为s1=2.60 cm，s2=4.14 cm，s3=5.69 cm，s4=7.22 cm，s5=8.75 cm，s6=10.29 cm，已知打点计时器的打点间隔T=0.02 s，则重物运动的加速度计算表达式为a=　　　　　　，代入数据，可得加速度a=　　　　m/s2(计算结果保留3位有效数字)。  【答案】　(1)B　(2)C　 (3)　9.60 【解析】　(1)为了减小阻力对实验的影响，使重物的重力远大于阻力，重物应选质量大、体积小，即密度大的铁块，故B正确。 (2)本实验不需要测量质量，故不需要天平，故A错误;打点计时器本身具有计时功能，所以本实验不需要秒表，故B错误;本实验需要利用刻度尺测量纸带上所打计数点间的距离来计算加速度的大小，故需要刻度尺，故C正确。 (3)由纸带可知相邻计数点间还有一个点，则相邻计数点间的时间间隔为t=2T 根据逐差法Δs=at2可得重物运动的加速度计算表达式为 a= = 已知打点计时器的打点间隔T=0.02 s，代入数据，可得加速度大小a=9.60 m/s2。 2.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中: (1)下列操作中正确的是　　　　。  A.在释放小车前，小车应该靠近打点计时器 B.打点计时器应该安装在长木板有滑轮的这一端 C.应该先接通电源，后释放小车 D.电火花计时器应该使用220 V直流电源 (2)某同学用如图甲所示的装置，打出的一条纸带如图乙所示，其中ABCDE为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出，打点计时器接频率f=50 Hz的交流电源。 甲 乙 ①实验时该纸带的　　　　端是和小车相连的(选填“左”或“右”);  ②打点计时器打下C点时小车的瞬时速度大小为　　　　m/s(结果保留2位有效数字);  ③由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。  【答案】　(1)AC　(2)①左　②0.30　③0.40 【解析】　(1)为了有效的利用纸带，小车应靠近打点计时器，打点计时器应该安装在长木板远离滑轮的一端，故A正确，B错误;应先接通电源再释放小车，故C正确;电火花计时器应该使用220 V交流电源，故D错误。 (2)①由题图乙所示纸带可知，纸带的左端与小车相连。 ②相邻两个计数点之间还有4个点未画出，则计数点间时间间隔T=5×=0.1 s 打点计时器打下C点时小车的瞬时速度大小为 v=×10-2 m/s=0.30 m/s。 ③根据Δs=aT2得小车的加速度a=×10-2 m/s2=0.40 m/s2。 3.(2025·广东深圳阶段练)请根据下列两种常见的加速度测算方法完成实验操作和计算。 (1)通过打点计时器测量加速度。把电火花计时器接入“220 V，50 Hz”的家用交流电源、打点计时器打出连续两个点的时间为　　　　s。选出纸带中点迹清晰的一段，纸带上连续7个点间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5和s6，如图甲所示，读出s1=　　　　cm。根据纸带数据测算小车的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  甲 (2)如图乙所示，小车在斜面上匀加速直线下滑，小车上固定着宽度为d的挡光片，挡光片先后经过两个光电门的时间分别为t1和t2，要测量这个过程中小车的加速度，还需要测量一个物理量A，该物理量为　　　　　　　　。则小车的加速度可以表示为　　　　(用d、t1、t2和A表示)。  乙 【答案】　(1)0.02　1.20　4.06 (2)两光电门的距离　(-) 【解析】　(1)由于交流电频率为50 Hz，所以打点计时器打出连续两个点的时间为T==0.02 s，由图可知s1=1.20 cm，根据逐差法可得 a= =×10-2 m/s2=4.06 m/s2。 (2)小车经过光电门1、2的速度大小分别为v1=，v2=，所以小车运动的加速度大小为a=(-)=(-)，由此可知，需要测量的一个物理量A为两光电门的距离。 4.(2025·广东深圳高三期末)某同学用如图甲所示的装置研究小车做直线运动的规律，实验步骤如下: ①将小车放在长板的P位置，让小车从P位置由静止开始下滑，通过计算机可得到小车与位移传感器间距离随时间变化的s-t图像如图乙，并求出小车的加速度a; ②改变长板的倾角，重复步骤①。 请完成下列问题: (1)本实验　　　　(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。  (2)分析图乙中的s、t数据可知，小车在相邻相等时间内的位移差为　　　　cm，可得小车的加速度大小为　　　　m/s2(计算结果保留2位小数)。  【答案】　(1)不需要　(2)2.60　2.60 【解析】　(1)本实验研究小车做直线运动的规律，不需要求小车所受的合外力，即不需要平衡小车所受到的摩擦力。 (2)小车0.1~0.2 s内的位移为 Δs1=46.70 cm-42.80 cm=3.90 cm 小车0.2~0.3 s内的位移为 Δs2=42.80 cm-36.30 cm=6.50 cm 小车在相邻相等时间内的位移差为 Δs=Δs2-Δs1=6.50 cm-3.90 cm=2.60 cm 根据匀变速直线运动的推论Δs=aT2，得小车的加速度大小为a= m/s2=2.60 m/s2。 5.利用图(a)所示的装置测量滑块运动的加速度，将木板固定在水平桌面上，光电门A固定在木板上靠近滑块处，光电门B的位置可移动，利用一根压缩的短弹簧来弹开带有遮光片的滑块。实验步骤如下: (1)用游标卡尺测量遮光片的宽度d，其示数如图(b)所示，d=　　　　cm。  (2)两个光电门同时连接计时器，让滑块从O位置弹开并沿木板向右滑动，用计时器记录遮光片从光电门A运动至光电门B所用的时间t，再用刻度尺测量A、B之间的距离s。则表示　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)保持光电门A的位置不动，逐次改变光电门B的位置，每次都使滑块从O位置弹开，用计时器记录每次相应的t值，并用刻度尺测量A、B之间相应的距离s。每次实验重复几次测量后取平均值，这样可以减少实验的　　　　误差(选填“偶然”或“系统”)。  (4)若用-t图像处理数据，所得图像如图(c)所示，则该图线在轴上的截距表示滑块经过光电门A时速度的大小;用作图法算出滑块运动的加速度大小a=　　　　m/s2(结果保留2位有效数字)。  【答案】　(1)0.860　(2)滑块在A至B段的平均速度的大小　(3)偶然　(4)2.3(2.2~2.4) 【解析】　(1)宽度d的读数为8 mm+12×0.05 mm=8.60 mm=0.860 cm。 (2)表示滑块在A至B段的平均速度的大小。 (3)每次实验重复几次测量后取平均值，是为了减小人为操作造成的误差，为偶然误差。 (4)将光电门B的位置改变多次，光电门A的位置保持不变，画出-t图线后，得出的纵轴截距的物理含义为滑块经过光电门A的瞬时速度vA;滑块在摩擦力作用下做匀减速直线运动，有 s=vAt-at2 即=vA-at 由题中图像知，图线的斜率k==-1.17，因此a=-2k=2.3 m/s2。 6.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，实验小组用如图1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，示数如图2所示，宽度_  _  。 （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，应_  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  _  （选填“先释放工件，后接通数字计时器”或“先接通数字计时器，后释放工件”）。数字计时器记录下工件上每一条“梁”通过光电门的遮光时间，其中第一条“梁”遮光时间为。 （4） 计算第一条“梁”通过光电门的速度_  _  _  _  _  _  _  _  （用题中已知或测得的物理量符号表示），如此类推可得到其他“梁”通过光电门的速度。 （5） 以每条“梁”通过光电门的速度的二次方为纵坐标，为横坐标作出图3，已知图像的截距为，斜率为，可得当地的重力加速度_  _  _  _  _  _  （用题中已知或测得的物理量符号表示）。 图3 【答案】（1） 5.1 （3） 先接通数字计时器，后释放工件 （4） （5） 【解析】 （1） 图示读数。 （3） 测量时，应先接通数字计时器，后释放工件。 （4） 第一条“梁”通过光电门的速度。 （5） 设工件下边缘与光电门中心的距离为，当第一条“梁”通过光电门时，有 由图3可知 当第二条“梁”通过光电门时，有 当第三条“梁”通过光电门时，有 以此类推，当第 条“梁”通过光电门时，有 所以 图像的斜率，则重力加速度。 1 / 19 学科网（北京）股份有限公司 $