第2讲　匀变速直线运动的实验规律 讲义-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

本讲义聚焦匀变速直线运动的实验规律核心知识点，系统梳理实验原理、装置操作规范及数据处理方法，涵盖瞬时速度计算、加速度的逐差法与图像法等，通过教材原型实验、拓展创新实验及自由落体应用，构建从基础到综合的学习支架。 该资料以实验探究为主线，融合科学思维与科学探究素养，通过电火花计时器实验等典例及高考真题强化基础，拓展光电门、频闪照相情境培养创新能力，数据处理中图像法等提升模型建构与推理能力。课中辅助教师实验教学，课后助力学生巩固方法，查漏补缺。

2026-2027学年高中物理夯基强化讲义（必修一） 第2讲　匀变速直线运动的实验规律 ——夯基强化讲义 原理装置图 操作要求 注意事项 1.按原理图安装好实验装置,打点计时器固定在长木板无滑轮的一端。 2.细绳一端拴在小车上,另一端跨过滑轮挂上钩码,纸带穿过打点计时器固定在小车的后面。 3.把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,释放小车。 4.增减钩码的质量,按以上步骤再做两次实验 1.平行:细绳、纸带与长木板平行。 2.靠近:小车从靠近打点计时器的位置释放。 3.先后:先通电后释放小车,先关闭电源后取下纸带。 4.防撞:在到达长木板末端前让小车停止运动,防止钩码落地及小车与滑轮相撞。 5.适当:悬挂的钩码要适当,避免纸带打出的点太少或过于密集 数据 处理 1.由纸带计算物体的瞬时速度 根据匀变速直线运动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vn=来计算。 2.利用纸带求物体加速度的方法 (1)逐差法:根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=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。 (2)两大段法: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。 (3)图像法:根据vn=求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图像(如图所示),用v-t图像的斜率求物体运动的加速度 考点一　教材原型实验 【典例1】用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中,某同学打出了如图所示的一条纸带。 (1)电火花计时器接的是 V的 (选填“直流”或“交流”)电源;计时器打点的时间间隔为0.02 s,每隔4个点取1个计数点,依次得到了O、A、B、C、D等几个计数点,如图所示。 (2)小车由静止开始运动,则纸带的 (选填“左”或“右”)端与小车相连。 (3)用刻度尺量得OA=1.20 cm, OB=2.80 cm, OC=4.80 cm, OD=7.20 cm,打B点时纸带的速度大小为 m/s,纸带运动的加速度大小为 m/s2。 (4)如果当时电网中交变电流的频率变大,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值比实际值 (选填“偏大”或“偏小”)。 (5)(多选)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是 。 A.电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源 B.在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动 C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小 D.电源的电压越高,打点的时间间隔就越小 1.(2025·北京·高考真题)利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图1所示。 (1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为 (填各实验步骤前的字母)。 A.释放小车 B.接通打点计时器的电源 C.调整滑轮位置,使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图2所示,A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的 (选填“左端”或“右端”)与小车相连。 (3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度v= 。 (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示,将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点,另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动,选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为0.10 s,圆盘半径R=0.10 m。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为 m/s2;打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为 m/s2。(结果均保留两位有效数字) 考点二　拓展创新实验 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境。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.情境拓展 (1)实验器材的改进及速度的测量方法(如图) (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 采用频闪照相法或滴水法获得两点间的时间间隔(如图丙、丁所示)打点计时器。 【典例2】　某实验小组用如图甲所示的装置“研究匀变速直线运动的规律”,实验步骤如下: ①在斜面上靠近底端的适当位置A处安装光电门,连接数字毫秒计,并确保小球在斜面上运动时球心可以通过光电门发射孔与接收孔的连线; ②用游标卡尺测量小球的直径d; ③将小球从斜面上适当位置B处,由静止开始释放,从数字毫秒计中读出小球通过光电门的挡光时间Δt; ④通过固定在斜面上的刻度尺测出A、B之间的距离l; ⑤改变小球释放位置B,重复步骤③④,完成多次测量并记录数据。 (1)用游标卡尺测量小球的直径d时,游标卡尺的读数如图乙所示,则d= mm;某次实验中,测得Δt=11.60 ms,则小球通过光电门的瞬时速度v= m/s(结果保留两位有效数字)。 (2)若采用如图丙所示的图像法求小球的加速度,可以选用 。 A.l-Δt图像 B.l-图像 C.l-图像 D.l-Δt2图像 (3)根据上述图像得到直线的斜率为k,则小球的加速度为(用题中出现的字母表示)。 2.某同学用如图甲所示的装置研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系,斜面上安装有两个光电门,其中光电门B固定在斜面上靠近底端处,光电门A的位置可移动,带有遮光条的小车(遮光条宽度很窄)每次从同一位置由静止释放,小车所受摩擦力为一常量,由光电传感器测出小车从光电门A到光电门B的时间t,用米尺测出两光电门中心间的距离L,求出小车从光电门A到光电门B的平均速度;通过多次改变光电门A的位置,得到多组数据,绘制的-t图像如图乙所示。 (1)用a表示小车下滑的加速度大小,用vB表示小车到达光电门B时的瞬时速度大小,则 。 (2)由图乙可求得vB= m/s，a= m/s2。(结果均保留三位有效数字) 考点三　自由落体法测重力加速度 　　自由落体法测重力加速度的实验设计,核心均基于“物体仅在重力作用下做初速度为0的匀加速直线运动”,关键差异在于计时工具的选择和数据处理方式。常见有三种典型的实验设计: 1.打点计时器设计 原理:利用打点计时器在纸带上打出连续计时点,通过纸带记录重物下落的位移和时间。再用匀变速直线运动的逐差法计算g,或者求出打一系列点时重物的瞬时速度,然后在坐标纸上建立v-t坐标系,根据重物下落的速度作出v-t图线并求重力加速度。 2.光电门计时设计 原理:用两个光电门替代打点计时器,测量重物经过两个光电门的时间间隔t和两光电门的竖直距离h;重物做匀加速运动,由位移与时间的关系式h=v1t+2,由=2gh直接计算得重力加速度g。 3.频闪照相摄像设计 原理:利用频闪相机(或手机高速摄像功能),以固定时间间隔(如T=0.02 s)拍摄自由下落的小球,在照片上得到小球不同时刻的位置;利用逐差法g=计算,或自初始位置选取某段位移x,其对应的时间为nT(n为间隔的像数),由x=g(nT)2求解g。 【典例3】　某同学利用如图甲所示装置测当地的重力加速度g的大小。请回答下列问题: (1)(多选)下列说法正确的是 。 A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.打点计时器的两个限位孔应保持在竖直方向 C.实验时应先释放重物,再接通打点计时器的电源 D.该实验中需要用秒表测量重物下落的时间 (2)在某次实验中,按正确实验操作,得到一条点迹清晰的纸带,截取部分纸带,测量结果如图乙所示。已知打点计时器所接交流电源的频率是50 Hz,则打下D点时重物的速度大小为3.66 m/s,当地的重力加速度g的测量值为 m/s2。(结果均保留三位有效数字) (3)该同学发现,重力加速度g的测量值小于当地资料提供的重力加速度值。产生误差的原因有 。(写出一个原因) 3.某同学以墙面为背景,使用手机频闪照相功能拍摄小球自由下落过程,通过对频闪照片的研究,粗略测定当地的重力加速度。请回答下列问题: (1)该同学要从下列物体中选择做自由落体的小球,最为合理的是 。 A.小塑料球 B.小木球 C.小钢球 D.小泡沫球 (2)如图为该同学拍得的频闪照片的一部分,测得图中部分墙的高度h=0.72 m,手机曝光时间间隔为0.07 s,则当地重力加速度g= m/s2,小球到达位置4时的速度大小为 m/s。(结果均保留三位有效数字) (3)照片中位置1 (选填“是”“不是”或“不确定”)小球自由下落的初始位置,由于空气阻力影响,测出的重力加速度值比实际值 (选填“偏大”或“偏小”)。 1.某班同学利用如图甲所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,电火花计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源。 甲 乙 (1)电火花计时器的工作电压为 (选填“8 V”或“220 V”)。安装纸带时,需要将纸带置于 (选填“复写纸”或“墨粉纸盘”)的 (选填“上方”或“下方”)。  (2)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。x1=3.59 cm,x2=4.41 cm,x3=5.19 cm,x4=5.97 cm,x5=6.78 cm,x6=7.64 cm。则小车的加速度a= m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=0.40 m/s。(结果均保留两位有效数字) (3)第2个实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后,在坐标系中描出的点如图丙所示,请根据这些点在图丙中作出v-t图像,并根据图像计算出小车运动的加速度a= m/s2(结果保留三位有效数字)。 丙 2.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x-t图像如图乙所示,并求出小车的加速度a; ②改变长板的倾角,重复步骤①。 请回答下列问题: (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x、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(结果保留两位小数)。 3.在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”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: 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; ②用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮,由大到小逐渐调节频闪仪的闪光频率,直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴; ③记录各个水滴在竖直放置的刻度尺上所对应的位置; ④采集数据并处理。 (1)实验中看到一串仿佛固定不动的水滴时,频闪仪的闪光频率满足的条件是 。 (2)实验中观察到水滴“固定不动”时频闪仪的闪光频率为30 Hz,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,根据数据测得当地重力加速度g= m/s2;第8个水滴此时的速度v8= m/s。(结果均保留三位有效数字) (3)该实验存在系统误差的原因可能是(答出一条即可) 。 4.物理实验课上,甲、乙两同学自主设计实验方案测当地的重力加速度,方案如下: 甲同学的方案: (1)如图甲所示,将打点计时器固定在铁架台上,重物接上纸带,纸带穿过打点计时器。打开电源,释放纸带,让重物做自由下落运动,得到纸带。 (2)打出的纸带如图乙所示,连续打出的实验点作为计数点1、2、3、4、5、6、7、8、9等,电源的频率为50 Hz,实验时纸带的 (选填“左”或“右”)端应和重物相连接,由纸带所示数据可算出当地的重力加速度为 m/s2(结果保留两位有效数字)。 乙同学的方案: (3)如图丙所示,让小球从A点自由下落,下落过程中经过A点正下方的光电门B时,光电计时器记录下小球通过光电门时间t,注意:图中未画出光电门B所接计时器。 (4)用螺旋测微器测量小球的直径,如图丁所示,则其直径为d= mm。 (5)用刻度尺测量出AB之间距离h。 (6)调整AB之间距离h,记录下小球通过光电门B的时间t,多次重复上述过程。以为纵轴,以h为横轴,理论上,-h图像为过原点直线,如图戊所示,其斜率为k0,则g=。 5.一辆小车上装有一个滴墨水的容器,每分钟滴出120滴墨水。重物通过滑轮用细绳牵引小车向右做匀加速直线运动,结果在水平桌面上留下一串墨滴,如图所示,测出ab=0.11 m, bc=0.15 m, cd=0.19 m,不计空气阻力。(结果均保留两位小数) 请回答下列问题: (1)b、c墨滴刚滴下时小车的速度分别是 m/s、 m/s。 (2)小车运动的加速度为 m/s2。 (3)墨水刚离开容器的位置距离桌面有一定的高度,这一因素会导致速度的测量值 、加速度的测量值 。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”) 为则易 第1页/共10页 行则至 学科网（北京）股份有限公司 $2026-2027学年高中物理夯基强化讲义（必修一） 第2讲　匀变速直线运动的实验规律 ——夯基强化讲义 原理装置图 操作要求 注意事项 1.按原理图安装好实验装置,打点计时器固定在长木板无滑轮的一端。 2.细绳一端拴在小车上,另一端跨过滑轮挂上钩码,纸带穿过打点计时器固定在小车的后面。 3.把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后,释放小车。 4.增减钩码的质量,按以上步骤再做两次实验 1.平行:细绳、纸带与长木板平行。 2.靠近:小车从靠近打点计时器的位置释放。 3.先后:先通电后释放小车,先关闭电源后取下纸带。 4.防撞:在到达长木板末端前让小车停止运动,防止钩码落地及小车与滑轮相撞。 5.适当:悬挂的钩码要适当,避免纸带打出的点太少或过于密集 数据 处理 1.由纸带计算物体的瞬时速度 根据匀变速直线运动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vn=来计算。 2.利用纸带求物体加速度的方法 (1)逐差法:根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=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。 (2)两大段法: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。 (3)图像法:根据vn=求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图像(如图所示),用v-t图像的斜率求物体运动的加速度 考点一　教材原型实验 【典例1】用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中,某同学打出了如图所示的一条纸带。 (1)电火花计时器接的是220 V的交流(选填“直流”或“交流”)电源;计时器打点的时间间隔为0.02 s,每隔4个点取1个计数点,依次得到了O、A、B、C、D等几个计数点,如图所示。 (2)小车由静止开始运动,则纸带的左(选填“左”或“右”)端与小车相连。 (3)用刻度尺量得OA=1.20 cm, OB=2.80 cm, OC=4.80 cm, OD=7.20 cm,打B点时纸带的速度大小为0.18 m/s,纸带运动的加速度大小为0.40 m/s2。 (4)如果当时电网中交变电流的频率变大,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值比实际值偏小(选填“偏大”或“偏小”)。 (5)(多选)关于打点计时器的使用,下列说法正确的是BC。 A.电磁打点计时器使用的是6 V以下的直流电源 B.在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动 C.使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小 D.电源的电压越高,打点的时间间隔就越小 【解析】　(1)电火花计时器应用电压为220 V的交流电源。 (2)小车从静止开始,即做加速运动,相邻计数点间距变大,可知小车与纸带的左端相连。 (3)打B点时纸带的速度vB=×10-2 m/s=0.18m/s,由逐差法得加速度大小为a=×10-2 m/s2=0.40 m/s2。 (4)如果在某次实验中,交变电流的频率变大,那么实际打点周期变小,根据Δx=aT2知,真实的加速度值就会偏大,所以测量的加速度值与真实的加速度值相比是偏小的。 (5)电磁打点计时器使用的是约8 V的交流电源,故A错误;为了充分利用纸带,在测量物体速度时,先接通打点计时器的电源,后让物体运动,故B正确;由T=可知,使用的电源频率越高,打点的时间间隔就越小,故C正确;打点的时间间隔与电压无关,故D错误。 1.(2025·北京·高考真题)利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图1所示。 (1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为CBA(填各实验步骤前的字母)。 A.释放小车 B.接通打点计时器的电源 C.调整滑轮位置,使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图2所示,A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的左端(选填“左端”或“右端”)与小车相连。 (3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度v= 。 (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示,将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点,另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动,选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为0.10 s,圆盘半径R=0.10 m。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为0.81 m/s2;打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为1.6 m/s2。(结果均保留两位有效数字) 解析:(1)实验时首先调整滑轮位置使细线与木板平行,确保力的方向正确;接着接通打点计时器电源,让计时器先工作;最后释放小车,故顺序为CBA。 (2)小车做匀加速直线运动时,速度越来越大,纸带上点间距逐渐增大。题图2中纸带左端间距小,右端间距大,说明纸带左端与小车相连。 (3)根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为A、C的中间时刻,AC间位移为x2,时间间隔为2T;则v=。 (4)根据逐差法可知a= m/s2=0.81 m/s2;B点是AC的中间时刻点,则有vB= m/s=0.4 m/s,此时向心加速度an= m/s2=1.6 m/s2。 考点二　拓展创新实验 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境。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.情境拓展 (1)实验器材的改进及速度的测量方法(如图) (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 采用频闪照相法或滴水法获得两点间的时间间隔(如图丙、丁所示)打点计时器。 【典例2】　某实验小组用如图甲所示的装置“研究匀变速直线运动的规律”,实验步骤如下: ①在斜面上靠近底端的适当位置A处安装光电门,连接数字毫秒计,并确保小球在斜面上运动时球心可以通过光电门发射孔与接收孔的连线; ②用游标卡尺测量小球的直径d; ③将小球从斜面上适当位置B处,由静止开始释放,从数字毫秒计中读出小球通过光电门的挡光时间Δt; ④通过固定在斜面上的刻度尺测出A、B之间的距离l; ⑤改变小球释放位置B,重复步骤③④,完成多次测量并记录数据。 (1)用游标卡尺测量小球的直径d时,游标卡尺的读数如图乙所示,则d=5.00 mm;某次实验中,测得Δt=11.60 ms,则小球通过光电门的瞬时速度v=0.43 m/s(结果保留两位有效数字)。 (2)若采用如图丙所示的图像法求小球的加速度,可以选用C。 A.l-Δt图像 B.l-图像 C.l-图像 D.l-Δt2图像 (3)根据上述图像得到直线的斜率为k,则小球的加速度为(用题中出现的字母表示)。 【解析】　(1)游标卡尺读数为d=5 mm+0.05×0 mm=5.00 mm,小球通过光电门的瞬时速度v= m/s≈0.43 m/s。 (2)小球由B处运动到A处的过程中做匀加速运动,由运动学公式得v2=2al,即=2al,解得l=,l∝,故选C。 (3)根据l=可知,斜率k=,故小球的加速度a=。 2.某同学用如图甲所示的装置研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系,斜面上安装有两个光电门,其中光电门B固定在斜面上靠近底端处,光电门A的位置可移动,带有遮光条的小车(遮光条宽度很窄)每次从同一位置由静止释放,小车所受摩擦力为一常量,由光电传感器测出小车从光电门A到光电门B的时间t,用米尺测出两光电门中心间的距离L,求出小车从光电门A到光电门B的平均速度;通过多次改变光电门A的位置,得到多组数据,绘制的-t图像如图乙所示。 (1)用a表示小车下滑的加速度大小,用vB表示小车到达光电门B时的瞬时速度大小,则 vBat。 (2)由图乙可求得vB=0.790 m/s,a=2.80 m/s2。(结果均保留三位有效数字) 解析:(1)已知小车沿斜面下滑时做匀加速运动,因为瞬时速度vB是下滑的末速度,所以我们可以看下滑的逆过程,满足关系式L=vBt-at2,则vBat。 (2)由图像可得vB=79.0 cm/s=0.790 m/s, m/s2,解得a=2.80 m/s2。 考点三　自由落体法测重力加速度 　　自由落体法测重力加速度的实验设计,核心均基于“物体仅在重力作用下做初速度为0的匀加速直线运动”,关键差异在于计时工具的选择和数据处理方式。常见有三种典型的实验设计: 1.打点计时器设计 原理:利用打点计时器在纸带上打出连续计时点,通过纸带记录重物下落的位移和时间。再用匀变速直线运动的逐差法计算g,或者求出打一系列点时重物的瞬时速度,然后在坐标纸上建立v-t坐标系,根据重物下落的速度作出v-t图线并求重力加速度。 2.光电门计时设计 原理:用两个光电门替代打点计时器,测量重物经过两个光电门的时间间隔t和两光电门的竖直距离h;重物做匀加速运动,由位移与时间的关系式h=v1t+2,由=2gh直接计算得重力加速度g。 3.频闪照相摄像设计 原理:利用频闪相机(或手机高速摄像功能),以固定时间间隔(如T=0.02 s)拍摄自由下落的小球,在照片上得到小球不同时刻的位置;利用逐差法g=计算,或自初始位置选取某段位移x,其对应的时间为nT(n为间隔的像数),由x=g(nT)2求解g。 【典例3】　某同学利用如图甲所示装置测当地的重力加速度g的大小。请回答下列问题: (1)(多选)下列说法正确的是AB。 A.重物选用质量和密度较大的金属锤 B.打点计时器的两个限位孔应保持在竖直方向 C.实验时应先释放重物,再接通打点计时器的电源 D.该实验中需要用秒表测量重物下落的时间 (2)在某次实验中,按正确实验操作,得到一条点迹清晰的纸带,截取部分纸带,测量结果如图乙所示。已知打点计时器所接交流电源的频率是50 Hz,则打下D点时重物的速度大小为3.66 m/s,当地的重力加速度g的测量值为9.64 m/s2。(结果均保留三位有效数字) (3)该同学发现,重力加速度g的测量值小于当地资料提供的重力加速度值。产生误差的原因有打点计时器对纸带有摩擦力(或存在空气阻力,合理即可)。(写出一个原因) 【解析】　(1)为了减小测量误差,应尽可能减小空气阻力的影响,重物选用质量和密度较大的金属锤,A正确;为了减小阻力,打点计时器的两个限位孔应保持在竖直方向,B正确;实验时应先接通打点计时器的电源,再释放重物,C错误;该实验中打点计时器可以记录重物下落的时间,不需要用秒表测量,D错误。 (2)重物在C、E两点间的平均速度等于在中间时刻D点的瞬时速度,且相邻两计数点之间的时间间隔为0.04 s,所以打下D点时重物的速度大小为v= m/s≈3.66 m/s,用逐差法可得a=,即当地的重力加速度测量值g= m/s2≈9.64 m/s2。 (3)产生误差的原因有打点计时器对纸带有摩擦力、存在空气阻力等。 3.某同学以墙面为背景,使用手机频闪照相功能拍摄小球自由下落过程,通过对频闪照片的研究,粗略测定当地的重力加速度。请回答下列问题: (1)该同学要从下列物体中选择做自由落体的小球,最为合理的是C。 A.小塑料球 B.小木球 C.小钢球 D.小泡沫球 (2)如图为该同学拍得的频闪照片的一部分,测得图中部分墙的高度h=0.72 m,手机曝光时间间隔为0.07 s,则当地重力加速度g=9.80 m/s2,小球到达位置4时的速度大小为3.78 m/s。(结果均保留三位有效数字) (3)照片中位置1不是(选填“是”“不是”或“不确定”)小球自由下落的初始位置,由于空气阻力影响,测出的重力加速度值比实际值偏小(选填“偏大”或“偏小”)。 解析:(1)为减小空气阻力对实验造成的误差,需要选择密度较大的小钢球来做实验,质量相同的情况下体积相对较小,故选C。 (2)由题可得每块砖的厚度为h'==0.048 m,则g= m/s2≈9.80 m/s2;小球到达位置3时的速度v3= m/s≈3.09 m/s,小球到达位置4时的速度v4=v3+gt=3.09 m/s+9.80×0.07 m/s≈3.78 m/s。 (3)4个小球间竖直距离之比为3︰4︰5,故照片中位置1不是小球自由下落的初始位置。 1.某班同学利用如图甲所示装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,电火花计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源。 甲 乙 (1)电火花计时器的工作电压为220 V(选填“8 V”或“220 V”)。安装纸带时,需要将纸带置于墨粉纸盘(选填“复写纸”或“墨粉纸盘”)的下方(选填“上方”或“下方”)。  (2)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。x1=3.59 cm,x2=4.41 cm,x3=5.19 cm,x4=5.97 cm,x5=6.78 cm,x6=7.64 cm。则小车的加速度a=0.80 m/s2(要求充分利用测量的数据),打点计时器在打B点时小车的速度vB=0.40 m/s。(结果均保留两位有效数字) (3)第2个实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后,在坐标系中描出的点如图丙所示,请根据这些点在图丙中作出v-t图像,并根据图像计算出小车运动的加速度a=1.53(1.52~1.54均可) m/s2(结果保留三位有效数字)。 丙 答案:见解析图 解析:(1)电火花计时器的工作电压为220 V,安装纸带时,应将纸带置于墨粉纸盘的下方。 (2)相邻两个计数点间的时间间隔为T=0.1 s,由逐差法得小车的加速度a==0.80 m/s2,打点计时器在打B点时小车的速度为vB= m/s=0.40 m/s。 (3)观察这些点大致落在一条直线上,偏离较远的可以舍弃,所以将这些点连成一条直线,如图所示。 根据图线可求出小车的加速度a= m/s2≈1.53 m/s2。 2.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x-t图像如图乙所示,并求出小车的加速度a; ②改变长板的倾角,重复步骤①。 请回答下列问题: (1)本实验不需要(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x、t数据可知,小车在相邻相等时间内的位移差为2.60 cm,可得小车的加速度大小为2.60 m/s2(结果保留两位小数)。 解析:(1)本实验研究小车做直线运动的规律,不用求小车所受的合力,即不需要平衡小车所受到的摩擦力。 (2)小车在0.1~0.2 s内的位移为Δx1=46.70 cm-42.80 cm=3.90 cm,小车在0.2~0.3 s内的位移为Δx2=42.80 cm-36.30 cm=6.50 cm,小车在相邻相等时间内的位移差为Δx=Δx2-Δx1=6.50cm-3.90 cm=2.60 cm,根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2,得小车的加速度大小为a= m/s2=2.60 m/s2。 3.在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”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: 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; ②用频闪仪发出的白闪光将水滴照亮,由大到小逐渐调节频闪仪的闪光频率,直到第一次看到一串仿佛固定不动的水滴; ③记录各个水滴在竖直放置的刻度尺上所对应的位置; ④采集数据并处理。 (1)实验中看到一串仿佛固定不动的水滴时,频闪仪的闪光频率满足的条件是频闪仪的闪光频率等于水滴滴落的频率。 (2)实验中观察到水滴“固定不动”时频闪仪的闪光频率为30 Hz,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,根据数据测得当地重力加速度g=9.72 m/s2;第8个水滴此时的速度v8=2.25 m/s。(结果均保留三位有效数字) (3)该实验存在系统误差的原因可能是(答出一条即可) 见解析。 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= s,故由Δx=aT2可得(h10-h8)-(h8-h6)=g(2T)2,解得g=9.72 m/s2,v8=≈2.25 m/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。 4.物理实验课上,甲、乙两同学自主设计实验方案测当地的重力加速度,方案如下: 甲同学的方案: (1)如图甲所示,将打点计时器固定在铁架台上,重物接上纸带,纸带穿过打点计时器。打开电源,释放纸带,让重物做自由下落运动,得到纸带。 (2)打出的纸带如图乙所示,连续打出的实验点作为计数点1、2、3、4、5、6、7、8、9等,电源的频率为50 Hz,实验时纸带的右(选填“左”或“右”)端应和重物相连接,由纸带所示数据可算出当地的重力加速度为9.6 m/s2(结果保留两位有效数字)。 乙同学的方案: (3)如图丙所示,让小球从A点自由下落,下落过程中经过A点正下方的光电门B时,光电计时器记录下小球通过光电门时间t,注意:图中未画出光电门B所接计时器。 (4)用螺旋测微器测量小球的直径,如图丁所示,则其直径为d=8.475(8.474或8.476均可) mm。 (5)用刻度尺测量出AB之间距离h。 (6)调整AB之间距离h,记录下小球通过光电门B的时间t,多次重复上述过程。以为纵轴,以h为横轴,理论上,-h图像为过原点直线,如图戊所示,其斜率为k0,则g=。 解析:(2)重物做匀加速直线运动,相等时间间隔内通过的位移越来越大,则打点间距越来越大,可知实验时纸带的右端应和重物相连接;由题图乙纸带数据,可得x2=2.02 cm,x7=3.94 cm,根据x7-x2=5gT2,则有g= m/s2=9.6 m/s2。 (4)螺旋测微器的精确值为0.01 mm,由题图丁可知小球的直径为d=8 mm+47.5×0.01 mm=8.475 mm。 (6)小球经过光电门的挡光时间很短,可认为挡光过程的平均速度等于小球经过光电门时的速度,则有v=,根据运动学公式v2=2gh,联立可得h,可知,解得g=。 5.一辆小车上装有一个滴墨水的容器,每分钟滴出120滴墨水。重物通过滑轮用细绳牵引小车向右做匀加速直线运动,结果在水平桌面上留下一串墨滴,如图所示,测出ab=0.11 m,bc=0.15 m,cd=0.19 m,不计空气阻力。(结果均保留两位小数) 请回答下列问题: (1)b、c墨滴刚滴下时小车的速度分别是0.26 m/s、0.34 m/s。 (2)小车运动的加速度为0.16 m/s2。 (3)墨水刚离开容器的位置距离桌面有一定的高度,这一因素会导致速度的测量值偏大、加速度的测量值不变。(均选填“偏大”“偏小”或“不变”) 解析:(1)每分钟滴出120滴墨水,则时间间隔为t==0.5 s, 小车在b点的瞬时速度为vb= m/s=0.26 m/s, 小车在c点的瞬时速度为vc= m/s=0.34 m/s。 (2)加速度为a==0.16 m/s2。 (3)考虑墨滴在空中做平抛运动,相邻两滴墨水之间的距离大于小车的实际位移,从而会导致速度的测量值偏大,但相邻两段位移之差不变,所以加速度的测量值不受上述因素的影响,即加速度不变。 为则易 第1页/共10页 行则至 学科网（北京）股份有限公司 $