专题1匀变速直线运动的特点(专项训练)2026-2027学年物理粤教版必修第一册
2026-08-14
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资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 高中物理粤教版必修 第一册 |
| 年级 | 高一 |
| 章节 | 第一节 匀变速直线运动的特点 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 匀变速直线运动 |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.26 MB |
| 发布时间 | 2026-08-14 |
| 更新时间 | 2026-08-14 |
| 作者 | 研物帮高中物理教研工作室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-08-14 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/59211449.html |
| 价格 | 2.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
聚焦匀变速直线运动实验探究,通过纸带、光电门、频闪照相三大实验方法,系统提炼瞬时速度测量与运动规律分析的图像法、逐差法等核心技巧,培养科学探究能力与科学思维。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|探究小车速度随时间变化的规律|3题|瞬时速度近似法、v-t图像法(斜率求加速度)|从打点计时器原理到纸带数据处理,构建“实验操作-数据测量-图像分析”逻辑链|
|用光电门研究匀变速运动|3题|遮光时间测瞬时速度(v=d/Δt)、v-t图像验证匀变速|基于光电门遮光原理,形成“速度测量-位移关系-加速度计算”推导过程|
|用频闪照相研究匀变速运动|2题|等时性记录、Δx=aT²判断运动性质、逐差法求加速度|结合频闪照相等时性,建立“位置记录-位移分析-运动规律验证”认知路径|
内容正文:
专题1 匀变速直线运动的特点(题型突破练)
目录
题型01 探究小车速度随时间变化的规律
题型02 用光电门研究匀变速运动
题型03 用频闪照相研究匀变速运动
题型01 探究小车速度随时间变化的规律
本实验旨在探究小车在重物牵引下运动时,速度随时间变化的规律。其核心原理包含两个方面:
1. 瞬时速度的求解:在极短的时间间隔内,物体的平均速度可以近似看作这段时间中间时刻的瞬时速度。因此,通过测量纸带上某点前后相邻计数点间的位移,除以对应的时间间隔,即可求得该点的瞬时速度。
2. 运动规律的图像法分析:以速度 为纵轴、时间 为横轴建立直角坐标系,将计算出的各点瞬时速度进行描点连线。若作出的 图像是一条倾斜的直线,则说明小车的速度随时间均匀变化,即小车做匀变速直线运动。该直线的斜率即代表小车运动的加速度大小。
1.某实验小组的同学利用如图1所示的装置探究小车的运动规律,进行了如下操作:
A.将电磁打点计时器固定在长木板上,并接好电路;
B.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上一个砂桶;
D.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,放开纸带,再接通电源;
E.小车停止运动后,断开电源取下纸带;
F.换上新纸带,再重复上述操作两次,然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。回答下列问题:
(1)以上操作中错误的是___________;
(2)该实验小组的同学从其中挑选了一条点迹比较清晰的纸带,如图2所示,已知相邻两个计数点间还有四个点未画出,电源的频率为f=50 Hz,测得图中x1=2.84 cm,x2=3.24 cm,x3=3.65 cm,x4=4.06 cm,x5=4.45 cm,x6=4.86 cm,则打下计数点2的瞬间,小车的速度大小为___________m/s,小车的加速度大小为___________m/s2。(结果均保留2位小数)
【答案】(1)D
(2) 0.34 0.40
【详解】(1)实验过程中应先接通电源,待打点计时器稳定工作后,再释放纸带,所以操作D有误。
(2)由题意可知打点周期,则打下两个相邻计数点的时间间隔为,打下计数点2的瞬时,小车的速度大小等于打下计数点1、3之间的平均速度大小,即,代入数据解得v2=0.34 m/s;由逐差法可列出加速度大小,代入数据解得a=0.40m/s2。
2.某学习小组利用如图a所示装置打出的纸带求小车运动的加速度大小,所得纸带上打出的部分计数点如图所示,现测得相邻两个计数点间的距离分别为、、、、、,相邻两个计数点间的时间间隔均为。
(1)本次实验选择的是电火花打点计时器,该计时器的工作电源电压为________。
(2)甲同学求得打点计时器在打点时小车的速度大小为________(用题中所给字母表示),同理求得,,…,作出图像求得小车的加速度大小。
(3)乙同学以A点为起点,测出B、C、D、E、F、G各点离A点的位移、、分别计算出与之对应时间的比值、、……,再以为纵坐标、t为横坐标,画出图线。根据作出的图像可求得小车加速度大小为________(保留2位有效数字)。
【答案】(1)220
(2)
(3)
【详解】(1)电火花打点计时器的工作电源电压为
(2)B点是A和C的中间时刻点,打点计时器在打B点时小车的速度,用AC段的平均速度代替,速度大小为
(3)设点对应速度为,小车做匀变速直线运动,根据运动学公式可得
可得
故图像的斜率为
由图线坐标可得
代入,解得
3.在做“研究匀变速直线运动”的实验中:
(1)实验室提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。
(2)如图所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的时间间隔,其中、、、、、。
下表列出了打点计时器打下、、时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下、两点时小车的瞬时速度。
位置
速度/
0.737
0.801
________
________
0.994
(3)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度-时间关系图线。
(4)根据你画出的小车的速度-时间关系图线计算出的小车的加速度________。
【答案】(1)弹簧测力计
(2) 0.864 0.928
(3)
(4)0.63
【详解】(1)本实验中不需要测量力的大小,因此不需要的器材是弹簧测力计。
(2)[1]根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知
其中
由此得
[2]同理可得
(3)小车的速度-时间关系图线如图所示。
(4)小车的加速度
题型02 用光电门研究匀变速运动
本实验旨在探究小球(或滑块)在倾斜直槽上做匀变速直线运动的速度与位移变化特点。其核心原理主要包含以下两个方面:
1. 瞬时速度的测量:利用数字计时器记录小球经过光电门时的遮光时间 。在极短的时间内,小球的平均速度可近似代替其经过光电门时的瞬时速度,即 (其中 为小球的直径或遮光片的宽度)。
2. 速度变化规律( 图像法):记录小球先后经过两个光电门的瞬时速度 、 以及两者之间的时间间隔 。以速度 为纵轴、时间 为横轴建立坐标系并描点作图,若作出的 图像是一条倾斜的直线,说明小球在相等时间内的速度变化相等,即加速度恒定,做匀变速直线运动。
4.
(1)甲同学进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,得到图1所示的纸带,已知打点计时器打点的时间间隔为,按打点先后顺序每隔4个点取1个计数点,得到了、、、、等几个计数点,如图1所示,用刻度尺量得、、、。由此可知,打点时小车的速度大小为__________,小车运动的加速度大小为__________;(以上结果均保留2位有效数字)
(2)乙同学利用图2所示的装置在气垫导轨上研究匀变速直线运动,滑块上装有宽度为的遮光条,,滑块在钩码作用下先后通过两个光电门,用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间,用刻度尺测出两个光电门之间的距离。
a.实验时,滑块从光电门1的右侧某处由静止释放,测得滑块经过第一个光电门时遮光条遮光时间为,则遮光条经过光电门1时的速度大小__________m/s(结果保留2位有效数字);
【答案】(1) 0.26 0.40
(2)0.35
【详解】(1)[1]依题意,每两个计数点间的时间间隔,根据匀变速直线运动,中间时刻的瞬时速度等于这一过程的平均速度,有
得
[2]根据逐差法,有
得
(2)根据光电门测量速度的原理,有
得
5.物理学习小组分成甲、乙两组进行“研究匀变速直线运动的规律”的实验。
实验一:用图甲所示打点计时器装置测量并计算滑块的加速度。
(1)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是__________。
A.若使用电火花计时器,则需使用220V直流电源
B.应先接通打点计时器的电源,后释放纸带
C.钩码质量必须远小于小车质量
D.如果实际电源频率为49Hz,但是将其视为50Hz计算的,则速度的测量值偏小
(2)甲组实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),打点计时器使用过程中所接电源的频率为50Hz。则打点计时器打B点时小车的速度是__________m/s,小车的加速度为__________m/s2(结果均保留两位有效数字)。
实验二:用图乙所示的气垫导轨装置测量并计算滑块的加速度。
(3)滑块上安装一宽度d的遮光条,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,测得遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1,通过第二个光电门的时间为Δt2,用米尺测得两个光电门之间的距离为L,则滑块的加速度大小a=_______________。(用题中所给字母表示)
(4)考虑到“光电门的光源射出的光有一定的粗细,数字计时器内部的电子电路有一定的灵敏度”,若当遮光条遮住光源射出光的70%时,光才被遮住,则小车通过光电门速度的测量值比真实值___________(选填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)B
(2) 0.38 0.38
(3)
(4)偏大
【详解】(1)A.电火花计时器使用的是220V交流电源,不是直流电源,故A错误;
B.打点计时器操作要求先接通电源,待打点稳定后再释放纸带,故B正确;
C.本实验仅研究匀变速运动规律,不需要钩码质量远小于小车质量,故C错误;
D.实际频率为49Hz,小于50Hz,实际周期比按50Hz计算的周期大,计算速度
偏小,因此速度测量值偏大,故D错误。
故选B。
(2)[1]相邻计数点间还有4个点未画出,因此相邻计数点的时间间隔
根据匀变速运动规律,中间时刻瞬时速度等于这段的平均速度,得
[2]用逐差法计算加速度
(3)遮光条宽度很小,用平均速度近似表示通过光电门的瞬时速度,得,
结合匀变速直线运动速度与位移的关系
联立可得
(4)遮光条挡住70%的光才触发计时,导致测量得到的遮光时间比真实值偏小,测量速度
分母偏小,因此速度测量值比真实值偏大。
6.某同学利用如图所示的装置测量光栅板下落的加速度,其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带,其宽度均为d。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和透光带分别通过光电传感器的时间。
(1)该同学测得某遮光带通过光电传感器的时间为,则( )
A.该遮光带通过光电传感器的平均速度为
B.该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度大于
C.该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度小于
(2)实验中测得某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间为、,甲、乙两位同学提出两种加速度计算方案:甲:加速度,乙:加速度;其中合理的是________(选填“甲”或“乙”)同学的方案;
(3)若测量遮光带(透光带)宽度d时,刻度尺与光栅板边缘不平行,导致d的值偏大,则加速度测量值________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)B
(2)甲
(3)偏大
【详解】(1)A.该遮光带通过光电传感器的平均速度为,故A错误;
BC.该遮光带通过光电传感器的平均速度近似等于中间时刻的瞬时速度,则
设遮光带上下端通过光电传感器的速度分别为、,则
该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度为
因为
所以
故该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度大于,故B正确,C错误。
故选B。
(2)我们用平均速度近似等于遮光带通过光电传感器中间时刻的瞬时速度,近似等于相邻透光带通过光电传感器中间时刻的瞬时速度;两个中间时刻的时间间隔为
根据加速度定义
代入得
和甲同学方案一致; 乙同学方案中,是中间时刻的速度,不是两个遮光(透光)带中点位置的瞬时速度,不符合匀变速的速度—位移关系的条件,因此不合理,故合理的是甲同学的方案。
(3)测量时偏大,即代入公式计算的大于真实值,由加速度表达式可知,与成正比,时间测量值准确,因此偏大时,加速度测量值偏大。
题型03 用频闪照相研究匀变速运动
本实验旨在利用频闪照相技术,探究物体(如小球沿斜面滚下或自由落体)在运动过程中速度与位移随时间变化的规律。其核心原理包含以下三个方面:
1. 等时性记录原理:频闪照相法利用频闪灯每隔相等的时间(如 )闪光一次,相机在暗室中长时间曝光。这样便能在同一张底片上记录下运动物体在连续相等时间间隔内所处的位置。
2. 运动性质的判断依据:通过测量照片上相邻相等时间内的位移 ,若发现任意两个连续相等时间间隔内的位移之差为一个恒量(即 ),则可判定物体做匀变速直线运动。
3. 瞬时速度与加速度的计算:在匀变速直线运动中,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(如 );同时,利用逐差法公式 可直接求出物体的加速度。
7.如图所示,某实验小组利用手机慢动作拍摄圆柱形电池沿斜面下滑(电池未滚动)的视频,并用Tracker软件逐帧追踪电池质心的位置。实验时,斜面旁固定一把刻度尺作为长度标定工具,手机拍摄帧率(每秒拍摄的画面张数)为120帧/s(fps)。在一次实验中,软件对电池沿斜面方向的位置与时间的关系进行二次函数拟合,得到关系式,其中的单位为,的单位为。
回答下列问题:
(1)拍摄角度不正时,视频画面中的长度比例会被压缩或拉伸,导致软件读出的位移不是真实位移。所以拍摄时手机镜头的光轴应尽量___________(选填“垂直”或“平行”)斜面,刻度尺应沿斜面放置。
(2)由拟合关系式可得,电池沿斜面方向的加速度大小为___________(结果保留三位有效数字)。
(3)若该视频实际拍摄的帧率为,但导入软件时被误设为,则软件计算出的加速度将变为真实值的___________倍。
【答案】(1)垂直
(2)0.145
(3)(或)
【详解】(1)在利用视频软件进行长度标定时,若手机镜头的拍摄光轴未与斜面垂直,则画面中斜面上的物体长度会发生透视压缩或拉伸,导致定标出现系统误差。因此,手机镜头的光轴应尽量垂直于斜面。
(2)由匀变速直线运动的位移时间公式
对比题目给出的拟合关系式
可知:
解得电池沿斜面方向的加速度
题目要求保留三位有效数字,即填0.145
(3)设物体从一帧到下一帧的实际位移为,因为视频图像已经用实际刻度尺定标,所以软件测量的位移是真实且准确的。
真实帧率为,软件设定的错误帧率为
若经过相同帧数,视频记录的真实时间为,而软件计算出的错误时间为
由位置与时间的关系式
得:
故
因此,软件计算出的加速度将变为真实值的倍(或填)
8.某同学利用DIS(数字化信息系统)探究匀变速直线运动的规律。实验装置如图甲所示,小车在水平轨道上由槽码牵引做匀加速直线运动,位移传感器(发射器)安装在小车上,接收器固定在轨道的末端,通过数据采集器连接到计算机,软件可记录小车的位移和时间,并生成速度—时间图像。
(1)实验时,小车应从______(填“靠近”或“远离”)接收器的位置释放,理由是_______________。
(2)实验得到小车的速度—时间图像如图乙所示,图像是一条直线,则小车的加速度大小______(结果保留两位有效数字)。
【答案】(1) 靠近 可以使位移传感器采集到更多有效数据
(2)0.60
【详解】(1)[1][2]小车应从靠近接收器的位置释放,这样可以使位移传感器采集到更多有效数据,从而更准确地探究匀变速直线运动的规律。
(2)根据题图乙可得
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专题1 匀变速直线运动的特点(题型突破练)
目录
题型01 探究小车速度随时间变化的规律
题型02 用光电门研究匀变速运动
题型03 用频闪照相研究匀变速运动
题型01 探究小车速度随时间变化的规律
本实验旨在探究小车在重物牵引下运动时,速度随时间变化的规律。其核心原理包含两个方面:
1. 瞬时速度的求解:在极短的时间间隔内,物体的平均速度可以近似看作这段时间中间时刻的瞬时速度。因此,通过测量纸带上某点前后相邻计数点间的位移,除以对应的时间间隔,即可求得该点的瞬时速度。
2. 运动规律的图像法分析:以速度 为纵轴、时间 为横轴建立直角坐标系,将计算出的各点瞬时速度进行描点连线。若作出的 图像是一条倾斜的直线,则说明小车的速度随时间均匀变化,即小车做匀变速直线运动。该直线的斜率即代表小车运动的加速度大小。
1.某实验小组的同学利用如图1所示的装置探究小车的运动规律,进行了如下操作:
A.将电磁打点计时器固定在长木板上,并接好电路;
B.将纸带固定在小车尾部,并穿过打点计时器的限位孔;
C.把一条细绳拴在小车上,细绳跨过定滑轮,下面挂上一个砂桶;
D.拉住纸带,将小车移至靠近打点计时器处,放开纸带,再接通电源;
E.小车停止运动后,断开电源取下纸带;
F.换上新纸带,再重复上述操作两次,然后从各纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。回答下列问题:
(1)以上操作中错误的是___________;
(2)该实验小组的同学从其中挑选了一条点迹比较清晰的纸带,如图2所示,已知相邻两个计数点间还有四个点未画出,电源的频率为f=50 Hz,测得图中x1=2.84 cm,x2=3.24 cm,x3=3.65 cm,x4=4.06 cm,x5=4.45 cm,x6=4.86 cm,则打下计数点2的瞬间,小车的速度大小为___________m/s,小车的加速度大小为___________m/s2。(结果均保留2位小数)
2.某学习小组利用如图a所示装置打出的纸带求小车运动的加速度大小,所得纸带上打出的部分计数点如图所示,现测得相邻两个计数点间的距离分别为、、、、、,相邻两个计数点间的时间间隔均为。
(1)本次实验选择的是电火花打点计时器,该计时器的工作电源电压为________。
(2)甲同学求得打点计时器在打点时小车的速度大小为________(用题中所给字母表示),同理求得,,…,作出图像求得小车的加速度大小。
(3)乙同学以A点为起点,测出B、C、D、E、F、G各点离A点的位移、、分别计算出与之对应时间的比值、、……,再以为纵坐标、t为横坐标,画出图线。根据作出的图像可求得小车加速度大小为________(保留2位有效数字)。
3.在做“研究匀变速直线运动”的实验中:
(1)实验室提供了以下器材:打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是________________。
(2)如图所示,是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出,打点计时器打点的时间间隔,其中、、、、、。
下表列出了打点计时器打下、、时小车的瞬时速度,请在表中填入打点计时器打下、两点时小车的瞬时速度。
位置
速度/
0.737
0.801
________
________
0.994
(3)以A点为计时起点,在坐标图中画出小车的速度-时间关系图线。
(4)根据你画出的小车的速度-时间关系图线计算出的小车的加速度________。
题型02 用光电门研究匀变速运动
本实验旨在探究小球(或滑块)在倾斜直槽上做匀变速直线运动的速度与位移变化特点。其核心原理主要包含以下两个方面:
1. 瞬时速度的测量:利用数字计时器记录小球经过光电门时的遮光时间 。在极短的时间内,小球的平均速度可近似代替其经过光电门时的瞬时速度,即 (其中 为小球的直径或遮光片的宽度)。
2. 速度变化规律( 图像法):记录小球先后经过两个光电门的瞬时速度 、 以及两者之间的时间间隔 。以速度 为纵轴、时间 为横轴建立坐标系并描点作图,若作出的 图像是一条倾斜的直线,说明小球在相等时间内的速度变化相等,即加速度恒定,做匀变速直线运动。
4.
(1)甲同学进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验时,得到图1所示的纸带,已知打点计时器打点的时间间隔为,按打点先后顺序每隔4个点取1个计数点,得到了、、、、等几个计数点,如图1所示,用刻度尺量得、、、。由此可知,打点时小车的速度大小为__________,小车运动的加速度大小为__________;(以上结果均保留2位有效数字)
(2)乙同学利用图2所示的装置在气垫导轨上研究匀变速直线运动,滑块上装有宽度为的遮光条,,滑块在钩码作用下先后通过两个光电门,用光电计时器记录遮光条通过光电门1的时间以及遮光条从光电门1运动到光电门2的时间,用刻度尺测出两个光电门之间的距离。
a.实验时,滑块从光电门1的右侧某处由静止释放,测得滑块经过第一个光电门时遮光条遮光时间为,则遮光条经过光电门1时的速度大小__________m/s(结果保留2位有效数字);
5.物理学习小组分成甲、乙两组进行“研究匀变速直线运动的规律”的实验。
实验一:用图甲所示打点计时器装置测量并计算滑块的加速度。
(1)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是__________。
A.若使用电火花计时器,则需使用220V直流电源
B.应先接通打点计时器的电源,后释放纸带
C.钩码质量必须远小于小车质量
D.如果实际电源频率为49Hz,但是将其视为50Hz计算的,则速度的测量值偏小
(2)甲组实验中得到如图所示的一条纸带(相邻两计数点间还有四个点没有画出),打点计时器使用过程中所接电源的频率为50Hz。则打点计时器打B点时小车的速度是__________m/s,小车的加速度为__________m/s2(结果均保留两位有效数字)。
实验二:用图乙所示的气垫导轨装置测量并计算滑块的加速度。
(3)滑块上安装一宽度d的遮光条,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,测得遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1,通过第二个光电门的时间为Δt2,用米尺测得两个光电门之间的距离为L,则滑块的加速度大小a=_______________。(用题中所给字母表示)
(4)考虑到“光电门的光源射出的光有一定的粗细,数字计时器内部的电子电路有一定的灵敏度”,若当遮光条遮住光源射出光的70%时,光才被遮住,则小车通过光电门速度的测量值比真实值___________(选填“偏大”或“偏小”或“不变”)。
6.某同学利用如图所示的装置测量光栅板下落的加速度,其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带,其宽度均为d。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和透光带分别通过光电传感器的时间。
(1)该同学测得某遮光带通过光电传感器的时间为,则( )
A.该遮光带通过光电传感器的平均速度为
B.该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度大于
C.该遮光带中间位置通过光电传感器的瞬时速度小于
(2)实验中测得某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间为、,甲、乙两位同学提出两种加速度计算方案:甲:加速度,乙:加速度;其中合理的是________(选填“甲”或“乙”)同学的方案;
(3)若测量遮光带(透光带)宽度d时,刻度尺与光栅板边缘不平行,导致d的值偏大,则加速度测量值________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
题型03 用频闪照相研究匀变速运动
本实验旨在利用频闪照相技术,探究物体(如小球沿斜面滚下或自由落体)在运动过程中速度与位移随时间变化的规律。其核心原理包含以下三个方面:
1. 等时性记录原理:频闪照相法利用频闪灯每隔相等的时间(如 )闪光一次,相机在暗室中长时间曝光。这样便能在同一张底片上记录下运动物体在连续相等时间间隔内所处的位置。
2. 运动性质的判断依据:通过测量照片上相邻相等时间内的位移 ,若发现任意两个连续相等时间间隔内的位移之差为一个恒量(即 ),则可判定物体做匀变速直线运动。
3. 瞬时速度与加速度的计算:在匀变速直线运动中,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(如 );同时,利用逐差法公式 可直接求出物体的加速度。
7.如图所示,某实验小组利用手机慢动作拍摄圆柱形电池沿斜面下滑(电池未滚动)的视频,并用Tracker软件逐帧追踪电池质心的位置。实验时,斜面旁固定一把刻度尺作为长度标定工具,手机拍摄帧率(每秒拍摄的画面张数)为120帧/s(fps)。在一次实验中,软件对电池沿斜面方向的位置与时间的关系进行二次函数拟合,得到关系式,其中的单位为,的单位为。
回答下列问题:
(1)拍摄角度不正时,视频画面中的长度比例会被压缩或拉伸,导致软件读出的位移不是真实位移。所以拍摄时手机镜头的光轴应尽量___________(选填“垂直”或“平行”)斜面,刻度尺应沿斜面放置。
(2)由拟合关系式可得,电池沿斜面方向的加速度大小为___________(结果保留三位有效数字)。
(3)若该视频实际拍摄的帧率为,但导入软件时被误设为,则软件计算出的加速度将变为真实值的___________倍。
8.某同学利用DIS(数字化信息系统)探究匀变速直线运动的规律。实验装置如图甲所示,小车在水平轨道上由槽码牵引做匀加速直线运动,位移传感器(发射器)安装在小车上,接收器固定在轨道的末端,通过数据采集器连接到计算机,软件可记录小车的位移和时间,并生成速度—时间图像。
(1)实验时,小车应从______(填“靠近”或“远离”)接收器的位置释放,理由是_______________。
(2)实验得到小车的速度—时间图像如图乙所示,图像是一条直线,则小车的加速度大小______(结果保留两位有效数字)。
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$专题1匀变速直线运动的特点(题型突破练)
【题型01探究小车速度随时间变化的规律
1.(1)D
(2)
0.34
0.40
2.(1)220
(2支+5
2T
(3)4.8m/s2
3.(1)弹簧测力计
(2)
0.864
0.928
个/m·s
1.00
0.95
0.90
(3)0.85
0.80
0.75
0.7o
00.100.200.300.400.50t/s
(4)0.63
【题型02用光电门研究匀变速运动
4.(1)
0.26
0.40
(2)0.35
5.(1)B
(2)
0.38
0.38
2L
(4)偏大
1/2
6.(1)B
(2)甲
(3)偏大
题型03用频闪照相研究匀变速运动
7.(1)垂直
(2)0.145
(3)16(或0.0625)
8.(1)
靠近
可以使位移传感器采集到更多有效数据
(20.60
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