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1、实验01研究匀变速直线运动思维突破基本突破一、打点计时器1作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f50 Hz时，每隔0.02 s打一次点2结构(1)电磁打点计时器(如图)(2)电火花计时器(如图)3工作条件：4.打点计时器的原理二、实验：探究小车速度随时间变化的规律1实验器材电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交变电源2实验过程(1)按照实验装置，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，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；(3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开
2、小车；(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；(5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析3数据处理(1)求物体的速度与加速度利用平均速度求瞬时速度：vn.利用逐差法求解平均加速度a1，a2，a3a.利用速度时间图像求加速度a作出速度时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度；b剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度(2)依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动x1、x2、x3xn是相邻两计数点间的距离x是两个连续相等的时间内的位移差：x1x2x1，x2x3x2，.若x等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动xaT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的
3、时间间隔内的位移之差就一定相等4注意事项(1)平行：纸带、细绳要与长木板平行(2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞(4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出67个计数点为宜(5)小车从靠近打点计时器位置释放5误差分析(1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差(2)计数点间距测量有偶然误差(3)作图有误差原型突破重点讲析1.由纸带计算某点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
4、中间时刻的瞬时速度,即vn=来计算。2.利用纸带求物体加速度的两种方法(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a=,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=求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图像,用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。【典例1】（2022全国乙卷T22）用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻（）开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔测量一
5、次其位置，坐标为x，结果如下表所示：0123456050710941759250533294233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）当时，该飞行器速度的大小_；（3）这段时间内该飞行器加速度的大小_（保留2位有效数字）。【答案】 . 相邻1s内的位移之差接近x=80m . 547 . 79【解析】（1）1第1s内的位移507m，第2s内的位移587m，第3s内的位移665m，第4s内的位移746m，第5s内的位移824m，第6s内的位移904m，则相邻1s内的位移之差接近x=80m，可知判断飞行器在这段时间内做匀加速运动；（2）
6、2当x=507m时飞行器的速度等于0-2s内的平均速度，则（3）3根据【典例2】（2022浙江6月卷T17）（1）“探究小车速度随时间变化的规律”实验装置如图1所示，长木板水平放置，细绳与长木板平行。图2是打出纸带的一部分，以计数点O为位移测量起点和计时起点，则打计数点B时小车位移大小为_cm。由图3中小车运动的数据点，求得加速度为_m/s2（保留两位有效数字）。利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验，需调整的是_。A换成质量更小的车 B调整长木板的倾斜程度C把钩码更换成砝码盘和砝码 D改变连接小车的细绳与长木板的夹角（2）“探究求合力的方法”的实验装置如图4所示，在该实验中，下列说
7、法正确的是_；A拉着细绳套的两只弹簧秤，稳定后读数应相同 B在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的两点C测量时弹簧秤外壳与木板之间不能存在摩擦D测量时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要_（选填“2”、“3”或“4”）次把橡皮条结点拉到O。【答案】 . 6.156.25 . 1.7 2.1 . BC#CB . D . 3【解析】（1）1依题意，打计数点B时小车位移大小为6.20cm，考虑到偶然误差，6.15cm6.25cm也可；2 由图3中小车运动的数据点，有考虑到偶然误差，1.7m/s22.1 m/s2也可；3 A利用图1
8、装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要满足小车质量远远大于钩码质量，所以不需要换质量更小的车，故A错误；B利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时，需要利用小车斜向下的分力以平衡其摩擦阻力，所以需要将长木板安打点计时器一端较滑轮一端适当的高一些，故B正确；C以系统为研究对象，依题意“探究小车速度随时间变化的规律”实验时有考虑到实际情况，即，有则可知而利用图1装置“探究加速度与力、质量的关系”的实验时要保证所悬挂质量远小于小车质量，即；可知目前实验条件不满足，所以利用当前装置在“探究加速度与力、质量的关系”时，需将钩码更换成砝码盘和砝码，以满足小车质量远远大于所悬挂物体的质量
9、，故C正确；D实验过程中，需将连接砝码盘和小车的细绳应跟长木板始终保持平行，与之前的相同，故D错误。故选BC。（2）4 A在不超出弹簧测力计的量程和橡皮条形变限度的条件下，使拉力适当大些，不必使两只测力计的示数相同，故A错误；B在已记录结点位置的情况下，确定一个拉力的方向需要再选择相距较远的一个点就可以了，故B错误；C实验中拉弹簧秤时，只需让弹簧与外壳间没有摩擦，此时弹簧测力计的示数即为弹簧对细绳的拉力相等，与弹簧秤外壳与木板之间是否存在摩擦无关，故C错误；D为了减小实验中摩擦对测量结果的影响，拉橡皮条时，橡皮条、细绳和弹簧秤应贴近并平行于木板，故D正确。故选D。 5 若只有一只弹簧秤，为了完
10、成该实验，用手拉住一条细绳，用弹簧称拉住另一条细绳，互成角度的拉橡皮条，使其结点达到某一点O，记下位置O和弹簧称示数F1和两个拉力的方向；交换弹簧称和手所拉细绳的位置，再次将结点拉至O点，使两力的方向与原来两力方向相同，并记下此时弹簧称的示数F2；只有一个弹簧称将结点拉至O点，并记下此时弹簧称的示数F的大小及方向；所以若只有一只弹簧秤，为了完成该实验至少需要3次把橡皮条结点拉到O。【典例3】（2021北京卷T15）物理实验一般都涉及实验目的、实验原理、实验仪器、实验方法、实验操作、数据分析等。例如：（2）数据分析。打点计时器在随物体做匀变速直线运动的纸带上打点，其中一部分如图2所示，B、C、D
11、为纸带上标出的连续3个计数点，相邻计数点之间还有4个计时点没有标出。打点计时器接在频率为50Hz的交流电源上。则打C点时，纸带运动的速度vC = _m/s（结果保留小数点后两位）。【答案】 . 0.44 【解析】（2）1每隔4个点取一个点作为计数点，故两计数点间有5个间隔；故两点间的时间间隔为T = 5 0.02 = 0.1s2匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，则有vC = = 0.44m/s创新突破重点讲析创新角度实验装置图创新解读实验原理的创新1.滑块在斜面上靠重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力获得加速度2挡光片经过光电门的平均速度作为滑块速度3平均速度的大小与挡光片的
12、长度有关1.物块在斜面上靠重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力获得加速度2由纸带确定物块的加速度3结合牛顿第二定律求动摩擦因数实验器材的创新1.用滴水针头替代打点计时器打纸带2小车在水平桌面上因摩擦做匀减速运动实验过程的创新1.铁球靠重力产生加速度2铁球由A到B的时间可由数字毫秒表读出3铁球的加速度由t图线分析得出【典例4】（2021天津卷T9）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、。写出小球在位置1的速度表达式_。要求充分利用测量数
13、据，写出小球运动过程中的加速度表达式_。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”）【答案】 . . . 偶然【解析】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2题中要求充分利用数据，利用逐差法求解加速度，则解得加速度为3读数产生的误差是人为因素造成的，属于偶然误差。【典例5】（2019全国I卷T22）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在ABCDE五个点中，打点计时
14、器最先打出的是_点，在打出C点时物块的速度大小为_m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为_m/s2（保留2位有效数字）。【答案】 (1). A (2). 0.233 (3). 0.75【解析】分析可知，物块沿倾斜长木板最匀加速直线运动，纸带上的点迹，从A到E，间隔越来越大，可知，物块跟纸带的左端相连，纸带上最先打出的是A点；在打点计时器打C点瞬间，物块的速度；根据逐差法可知，物块下滑的加速度。故本题正确答案为：A；0.233；0.75。【典例6】（2018北京卷T21）用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律主要实验步骤如下：a安装好实验器材接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次b选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图2中A、B、C、D、E、F所示c通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v为纵
