第一章勻變速直線運動相互作用第3節(jié)實驗：研究勻變速直線運動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。2．(2023·浙江1月選考)在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示。(1)需要的實驗操作有________(多選)；A．調(diào)節(jié)滑輪使細線與軌道平行B．傾斜軌道以補償阻力C．小車靠近打點計時器靜止釋放D．先接通電源再釋放小車ACD(2)經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續(xù)打出的點0、1、2、3、4為計數(shù)點，則計數(shù)點1的讀數(shù)為________cm。已知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz，則打計數(shù)點2時小車的速度大小為________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。2.751.47解析：(1)實驗需要調(diào)節(jié)滑輪使細線與軌道平行，以保證小車所受合力恒定，做勻加速直線運動，A正確；該實驗只要使得小車做勻加速直線運動即可，不需要傾斜軌道以補償阻力，B錯誤；為了充分利用紙帶，小車需靠近打點計時器靜止釋放，C正確；實驗中應(yīng)先接通電源，待計時器打點穩(wěn)定后再釋放小車，D正確。3．(2021·天津高考)某實驗小組利用手機的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運動的過程。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的速度表達式_______。(2)要求充分利用測量數(shù)據(jù)，寫出小球運動過程中的加速度表達式________________________。(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4．(2022·全國乙卷)用雷達探測一高速飛行器的位置。從某時刻(t＝0)開始的一段時間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運動，每隔1s測量一次其位置，坐標為x，結(jié)果如下表所示：回答下列問題：(1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動，判斷的理由是：___________________________________；(2)當x＝507m時，該飛行器速度的大小v＝________m/s；(3)這段時間內(nèi)該飛行器加速度的大小a＝______m/s2(保留2位有效數(shù)字)。t/s0123456x/m050710941759250533294233相鄰1s內(nèi)的位移之差均接近Δx＝80m54779解析：(1)第1s內(nèi)的位移x1＝507m，第2s內(nèi)的位移x2＝1094m－507m＝587m，第3s內(nèi)的位移x3＝1759m－1094m＝665m，第4s內(nèi)的位移x4＝2505m－1759m＝746m，第5s內(nèi)的位移x5＝3329m－2505m＝824m，第6s內(nèi)的位移x6＝4233m－3329m＝904m，則相鄰1s內(nèi)的位移之差均接近Δx＝80m，可判斷該飛行器在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動。t/s0123456x/m050710941759250533294233t/s0123456x/m0507109417592505332942335．(2025·廣東省珠海市高三上月考)用如圖a所示的實驗裝置研究小車的勻變速直線運動，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，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)。BDCA0.11.12.41解析：(1)實驗時先安裝實驗器材，即把打點計時器固定在斜面上，將小車停靠在打點計時器附近，讓紙帶穿過限位孔，并與小車尾部相連；測量時先接通電源，待打點計時器工作穩(wěn)定后釋放小車，打出紙帶；最后關(guān)閉電源，取出紙帶。故實驗步驟的正確順序為BDCA。(2)①打點計時器的工作頻率為50Hz，即每隔0.02s打一次點，每相鄰兩計數(shù)點之間還有4個記錄點未畫出，即相鄰兩計數(shù)點的時間間隔為T＝5×0.02s＝0.1s。6．研究物體做勻變速直線運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線與一砂桶相連，滑塊與定滑輪間的細線與氣墊導(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7．(2022·北京高考)某同學(xué)利用自由落體運動測量重力加速度，實驗裝置如圖1所示，打點計時器接在頻率為50.0Hz的交流電源上。(1)圖2為紙帶的一部分，打點3時，重錘下落的速度v3＝________m/s(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。1.15(2)除點3外，其余各點速度對應(yīng)的坐標點已在圖3坐標系中標出，請在圖中標出速度v3對應(yīng)的坐標點，并作出v-t圖線。(3)根據(jù)圖3，實驗測得的重力加速度g＝_______m/s2(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。答案：如圖9.79(4)某同學(xué)居家學(xué)習(xí)期間，注意到一水龍頭距地面較高，而且發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)水龍頭閥門可實現(xiàn)水滴逐滴下落，并能控制相鄰水滴開始下落的時間間隔，還能聽到水滴落地時發(fā)出的清脆聲音。于是他計劃利用手機的秒表計時功能和刻度尺測量重力加速度。為準確測量，請寫出需要測量的物理量及對應(yīng)的測量方法。(2)觀察v-t坐標系中已標出的速度v2、v4、v5、v6、v7對應(yīng)的坐標點可知，坐標系中以打點1的時刻為t＝0時刻，則速度v3對應(yīng)的時刻為t3＝(3－1)Δt＝0.08s，對應(yīng)的坐標為(0.08s，1.15m/s)。標出v3對應(yīng)的坐標點如圖所示，可見除v4對應(yīng)的坐標點之外，其他坐標點大致分布在一條直線上，則v4對應(yīng)的坐標點誤差較大，應(yīng)舍去，畫圖線時使其余坐標點盡量在圖線上，不在圖線上的點大致均勻分布在圖線兩側(cè)，作出v-t圖線如圖所示。8．某學(xué)習(xí)小組為了測當?shù)刂亓铀俣?，根?jù)已有器材，設(shè)計如下實驗。一較長鐵質(zhì)窄薄板用細線懸掛。在其下端附近，固定一小電動機，電動機轉(zhuǎn)軸固定一毛筆。電動機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線，如圖甲所示。啟動電動機，待毛筆連續(xù)穩(wěn)定轉(zhuǎn)動后，燒斷細線，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?shù)刂亓铀俣葹開_______m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。30.900.19.759．(2022·遼寧高考)某同學(xué)利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt。(1)除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要________(填“天平”或“刻度尺”)；刻度尺(2)該同學(xué)測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時間間隔的數(shù)據(jù)如表所示，根據(jù)上述實驗數(shù)據(jù)，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小v3＝______m/s(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)；(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝______________(用d、Δt1、Δt2表示)；(4)該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實驗結(jié)果小于當?shù)氐闹亓铀俣?，請寫出一條可能的原因：___________________________。1.5編號1遮光帶2透光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…光柵板受到空氣阻力的作用10．(2024·湖南省永州市一模)學(xué)校物理興趣小組在暗室中用如圖甲所示的裝置測定當?shù)氐闹亓铀俣?。實驗器材有：支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺絲夾子、接水鋁盒、一根帶有熒光刻度的米尺、頻閃儀。實驗步驟如下：A．在漏斗內(nèi)盛滿水，旋松螺絲夾子，使水滴以一定的頻率一滴滴落下；B．用頻閃儀發(fā)出的白閃光將水滴照亮，由大到小逐漸調(diào)節(jié)頻閃儀的頻率，直到第一次看到一串仿佛固定不動的水滴；C．用豎直放置的米尺測得各水滴所對應(yīng)的刻度；D．采集數(shù)據(jù)進行處理。(1)在步驟B中，當看到空間有一串仿佛固定不動的水滴時，頻閃儀的閃光頻率_______(填“大于”“小于”或“等于”)水滴滴落的頻率；(2)若觀察到水滴“固定不動”時頻閃儀的閃光頻率為10Hz，讀出其中幾個連續(xù)的水滴的距離關(guān)系如圖乙所示，則第3個水滴此時的速度大小v3＝_______m/s，當?shù)氐闹亓铀俣却笮＝______m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)等于1.99.711．(2024·貴州高考)智能手機內(nèi)置很多傳感器，磁傳感器是其中一種?，F(xiàn)用智能手機內(nèi)的磁傳感器結(jié)合某應(yīng)用軟件，利用長直木條的自由落體運動測量重力加速度。主要步驟如下：(1)在長直木條內(nèi)嵌入7片小磁鐵，最下端小磁鐵與其他小磁鐵間的距離如圖a所示。(2)開啟磁傳感器，讓木條最下端的小磁鐵靠近該磁傳感器，然后讓木條從靜止開始沿豎直方向自由下落。(3)以木條釋放瞬間為計時起點，記錄下各小磁鐵經(jīng)過傳感器的時刻，數(shù)據(jù)如下表所示：h(m)0.000.050.150.300.500.751.05t(s)0.0000.1010.1750.2470.3190.3910.462(4)根據(jù)表中數(shù)據(jù)，補全圖b中的數(shù)據(jù)點，并用平滑曲線繪制下落高度h隨時間t變