實驗：研究勻變速直線運(yùn)動考點3[題組一基礎(chǔ)與經(jīng)典題]1．(1)在做“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗時，給出以下器材：電磁打點計時器、電池組、紙帶、復(fù)寫紙、小車、槽碼、細(xì)繩、一端附有定滑輪的長木板。其中不需要的器材是________，還需要增添的器材有__________________________________。電池組

低壓交流電源、刻度尺

(2)關(guān)于“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”這一實驗，下列說法正確的是________。A．長木板不能側(cè)向傾斜，也不能一端高一端低B．在釋放小車前，小車應(yīng)靠近打點計時器C．應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車D．打點計時器應(yīng)接在低壓直流電源上E．小車運(yùn)動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行F．作v-t圖像時，應(yīng)先描點后連線，并且要把描出的所有點都連接起來BCE

解析(1)電磁打點計時器使用低壓交流電源，所以不需要的器材是電池組；為了得到小車的運(yùn)動規(guī)律，還需要刻度尺來測量計數(shù)點之間的距離，所以還需要低壓交流電源、刻度尺。(2)長木板不能側(cè)向傾斜，但是可以一端高一端低，故A錯誤；在釋放小車前，小車應(yīng)盡量靠近打點計時器，以便于能在紙帶上打出更多的點，有利于實驗數(shù)據(jù)的處理，故B正確；實驗中應(yīng)先接通電源，待打點計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車，故C正確；打點計時器應(yīng)接在低壓交流電源上，故D錯誤；小車運(yùn)動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行，故E正確；作v-t圖像時，讓盡量多的點在圖線上，不在圖線上的點均勻分布在圖線的兩側(cè)，描繪成平滑的曲線，不要求所有的點都在圖線上，故F錯誤。解析2．用如圖a所示的實驗裝置研究小車的勻變速直線運(yùn)動，電源頻率f＝50Hz，從紙帶上打出的點中選取某點為參考點O，在紙帶上依次標(biāo)記A、B、C、D四個計數(shù)點(相鄰兩計數(shù)點之間還有4個記錄點未畫出)；如圖b所示，因保存不當(dāng)，紙帶被污染，僅保留了A、B、D三點及其到O點的距離：sA＝79.9mm、sB＝149.5mm、sD＝361.0mm。(1)下列實驗步驟的正確順序是________(填寫步驟前的字母)。A．關(guān)閉電源，取出紙帶B．把打點計時器固定在斜面上C．接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后釋放小車，打出紙帶D．將小車?？吭诖螯c計時器附近，讓紙帶穿過限位孔，并與小車尾部相連(2)利用上述信息可知：①相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為________s。②打C點時小車的速度大小為________m/s(保留兩位有效數(shù)字)。③小車的加速度表達(dá)式為________________(用sA、sB、sD和f表示)，加速度大小計算結(jié)果為________m/s2(保留到小數(shù)點后兩位)。BDCA

0.1

1.1

2.41

解析解析3．研究物體做勻變速直線運(yùn)動的情況可以用打點計時器，也可以用光電門傳感器。一組同學(xué)用如圖所示裝置研究勻變速直線運(yùn)動?；瑝K放置在水平氣墊導(dǎo)軌的右側(cè)，并通過跨過定滑輪的細(xì)線與一沙桶相連，滑塊與定滑輪間的細(xì)線與氣墊導(dǎo)軌平行?；瑝K上安裝了寬度為3.0cm的遮光條，將滑塊由靜止釋放，先后通過兩個光電門，配套的數(shù)字計時器記錄了遮光條通過第一個光電門的時間為0.015s，通過第二個光電門的時間為0.010s，遮光條從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間為0.250s。則滑塊的加速度大小為________m/s2，若忽略偶然誤差的影響，測量值與真實值相比________(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。4.0

偏小

解析解析4.某學(xué)習(xí)小組為了測當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋鶕?jù)已有器材，設(shè)計如下實驗。一較長鐵質(zhì)窄薄板用細(xì)線懸掛。在其下端附近，固定一小電動機(jī)，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸固定一毛筆。電動機(jī)可使毛筆水平勻速轉(zhuǎn)動。調(diào)整薄板與毛筆尖端的距離，可使毛筆在薄板上留下清晰的細(xì)線，如圖甲所示。啟動電動機(jī)，待毛筆連續(xù)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動后，燒斷細(xì)線，薄板豎直下落。圖乙是實驗后，留有清晰墨跡的薄板。取底端某清晰的線記為O，每隔4條細(xì)線取一計數(shù)線，分別記為A、B、C、D。將毫米刻度尺零刻線對準(zhǔn)O，依次記錄A、B、C、D位置讀數(shù)為10.57cm、30.9cm、60.96cm、100.78cm，已知電動機(jī)轉(zhuǎn)速為3000r/min。(1)以上刻度尺讀數(shù)有一數(shù)值記錄不規(guī)范，正確記錄值應(yīng)為________cm。(2)相鄰計數(shù)線之間的時間間隔為________s。(3)根據(jù)以上數(shù)據(jù)，測得當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹開_______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。30.900.19.75

解析[題組二高考真題]5．(2021·天津高考)某實驗小組利用手機(jī)的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運(yùn)動的過程。為便于記錄小球各個時刻在斜面上的位置，將錄像中時間間隔為T的連續(xù)7幅畫面合成到同一張圖中，示意如圖。依次測得小球各相鄰位置間的距離為x1、x2、x3、x4、x5、x6。(1)寫出小球在位置1的速度表達(dá)式________。(2)要求充分利用測量數(shù)據(jù)，寫出小球運(yùn)動過程中的加速度表達(dá)式

_____________________________。(3)在測量小球相鄰位置間距時由于實驗者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是________誤差。(填“偶然”或“系統(tǒng)”)偶然

解析(1)測量該小球直徑時，游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖b所示，小球直徑為______mm。(2)在第2次實驗中，小球下落H＝0.9423m時的速度大小v＝_______

m/s(保留3位有效數(shù)字)；第3次實驗測得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮＝________m/s2(保留3位有效數(shù)字)。次數(shù)12345Δl/cm0.850.860.820.830.85v/(m·s－1)4.254.104.154.25H/m0.91810.94230.85300.88600.923115.75

4.309.85(3)可以減小本實驗重力加速度大小測量誤差的措施有________。A．適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時間B．讓小球在真空管中自由下落C．用質(zhì)量相等的實心鋁球代替實心鋼球AB

解析7．(2017·全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。實驗步驟如下：①如圖a，將光電門固定在斜面下端附近：將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；52.1

16.3

解析[題組三模擬題]8．(2021·廣東省廣州市高三二模)用工作頻率為50Hz的打點計時器進(jìn)行“研究勻變速直線運(yùn)動”的實驗。如圖是實驗時獲得的一條紙帶，O(未畫出)、A、B、C、D和E為紙帶上的計數(shù)點，每相鄰兩點間還有4個計時點未畫出。現(xiàn)對紙帶進(jìn)行以下處理：以A為圓心、AO為半徑作圓，交AB于點a；以B為圓心、BA為半徑作圓，交BC于點b；如此依次得到c、d兩點。在處理后的紙帶上，用刻度尺進(jìn)行相關(guān)測量，得到aB、bC、cD、dE的值并填入表格中。aBbCcDdEΔs/cm1.011.02Δs31.02(1)表格中Δs3＝________cm；(2)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，勻變速直線運(yùn)動位移的特點是______________

______________________；(3)與紙帶相連的物體的加速度大小a＝________m/s2，打點計時器打A點時，物體的速度大小v＝________m/s。(計算結(jié)果均保留兩位小數(shù))1.00連續(xù)相等時間內(nèi)的位移增量相等1.020.24解析9．(2022·湖北省武漢市部分學(xué)校高三上起點質(zhì)量檢測)某實驗小組用光電計時器測量重力加速度，實驗裝置如圖所示。實驗步驟如下：①用游標(biāo)卡尺測量小鋼球的直徑d；②讓鋼球吸附器吸附小鋼球，用刻度尺測量小鋼球球心到光電門的高度h；③將小鋼球由靜止釋放，記錄小鋼球通過光電門所用的時間t；④改變光電門的位置，重復(fù)步驟②和③，記錄多組h、t的數(shù)據(jù)。請回答下列問題：(1)以h為縱坐標(biāo)，以tn(n＝±1，±2)為橫坐標(biāo)，根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)紙上描點，擬合圖線，得到的圖像最合理的是________；(2)根據(jù)上述最合理的圖像計算出圖線的斜率k，重力加速度的表達(dá)式為g＝________；D(3)一小組成員經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，由于小鋼球的直徑不是足夠小，利用光電門求得的速度實際上是小鋼球通過光電門的平均速度。由此可以推斷：用上述實驗方法得到的重力加速度值________(選填“大于”“等于”或“小于”)它的真實值。小于

解析解析10．(2021·八省聯(lián)考福建卷)伽利略斜面實驗被譽(yù)為物理學(xué)史上最美實驗之一。某研究小組嘗試使用等時性良好的“節(jié)拍法”來重現(xiàn)伽利略的斜面實驗，研究物體沿斜面運(yùn)動的規(guī)律。實驗所用節(jié)拍的頻率是每秒2拍，實驗裝置如圖a所示。在光滑傾斜的軌道上裝有若干可沿軌道移動的框架，框架上懸掛輕薄小金屬片，滑塊下滑撞擊金屬片會發(fā)出“?！钡穆曇?金屬片對滑塊運(yùn)動的影響可忽略)。實驗步驟如下：①從某位置(記為A0)靜止釋放滑塊，同時開始計拍；調(diào)節(jié)框架的位置，使相鄰金屬片發(fā)出的“?！甭暻『瞄g隔1個拍，并標(biāo)記框架在軌道上的位置A1、A2、A3……；②測量A1、A2、A3……到A0的距離s1、s2、s3……如圖b所示；③將測量數(shù)據(jù)記錄于下表，并將節(jié)拍數(shù)n轉(zhuǎn)換成對應(yīng)時間t的平方。(1)表格中“C”處的數(shù)據(jù)應(yīng)為