1、备战高考物理 考点一遍过 专题04 实验研究匀变速直线运动专题04 实验：研究匀变速直线运动一、实验中纸带的处理方法1判定物体的运动性质（1）若纸带上各相邻点间距相等，则物体做匀速运动。（2）若相邻计数点时间间隔为T，计算各个连续相等时间内位移的差x，若x=aT2（恒量），则物体做匀变速直线运动。2某点瞬时速度的计算根据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点时刻的瞬时速度：vn=，即n点的瞬时速度等于（n1）点和（n+1）点间的平均速度。3加速度的计算：一般有两种方法（1）利用“逐差法”求加速度由于物体做匀变速运动，所以满足在连续相等的时间间隔内位移差相等，即x=aT2，可得
2、a=。但利用一个x求得的加速度偶然误差太大，为了减小实验中的偶然误差，分析纸带时，纸带上的各段位移最好都用上，方法如下：（a）如图所示，若为偶数段，设为6段，则，然后取平均值，即 或由直接求得；（b）若为奇数段，则中间段往往不用，如5段，则不用第三段，则，然后取平均值，即；或去掉一段变为偶数段由；（2）先求出第n点时纸带的瞬时速度（一般要5点以上），然后作出vt图象，用vt图象的斜率求物体运动的加速度。二、实验的注意事项（1）平行：纸带、细绳要和木板平行。（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，防止钩
3、码落地和小车与滑轮相撞。（4）减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，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。a作出速度时间图象，通过图象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。三、依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法（1）x1、x2、x3xn是相邻两计数点间的距离。（2）x是两个连续相等的时间里的位移差：x1=x2x1，x2=x3x2。（3）T是相邻两计数点间的时间间隔：T=0.02n（打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数）。（4）x=aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，
4、所以x必然是个恒量。这表明：只要小车做匀加速直线运动，它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等。（2018高三理综物理最新信息卷）实验小组采用如图甲所示实验装置测量木块与木板间动摩擦因数，提供的器材有：带定滑轮的长木板，有凹槽的木块，质量为20 g的钩码若干，打点计时器，电源，纸带，细线等。实验中将部分钩码悬挂在细线下，剩余的钩码放在木块的凹槽中，保持长木板水平，利用打出的纸带测量木块的加速度。(1)正确进行实验操作，得到一条纸带，从某个清晰的打点开始，依次标注0、1、2、3、4、5、6，分别测出位置0到位置3、位置6间的距离，如图乙所示。已知打点周期T=0.02 s，则木块的加速度a
5、=_。(2)将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端，改变悬挂钩码的总质量m，测得相应的加速度a，作出am图象如图丙所示。已知当地重力加速度，则木块与木板间动摩擦因数=_。(保留两位有效数字)(3)实验中_(选填“需要”或“不需要”)满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。【参考答案】（1）3.33 （2）0.34 （3）不需要(3)实验中没有采用细线拉力等于重力，所以不需要满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。1利用打点计时器研究匀变速运动的实验中，接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是A先接通电源，后释放纸带B先释放纸带，后接通电源C释放纸带的同时接通电源D先接
6、通电源或先释放纸带都可以【答案】A【解析】因为整个实验过程非常短暂，如果先释放纸带后接通电源，则在纸带上打出的点迹非常少，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故A正确。如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。（1）已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为_s。 （2）A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出A、B两点间距x=_cm；C点对应的速度是_m/s。【参考答案】（1）0.02 （2）0.70 0.10【名师点睛】要提高应用匀
7、变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。1（2018山东实验中学）某实验小组计划做“探究滑块与木板间动摩擦因数”实验，设计的实验装置如图1所示(1)某同学打出了所示的一条纸带，每两点间还有4个点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz，该滑块做匀变速直线运动的加速度a=_ms2，(结果保留3位有效数字)(2)根据实验数据，作出的小车加速度a与传感器示数F的关系图像如图3所示，则滑块和滑轮的总质量为_kg。滑块与木板间的动摩擦因数为_(g=10 ms2)(结果均保留1位有效数字)【答案】（1）1.95 （2）0.
8、5 0.21（1）关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是A电磁打点计时器使用的是46 V的直流电源B在使用打点计时器时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源C使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小D纸带上打的点越密，说明物体运动得越快（2）在研究匀变速直线运动的实验中电源频率为50 Hz，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间有4个计时点未标出，设A点为计时起点BE间的平均速度= m/s。C点的瞬时速度vC= m/s。小车的加速度a= m/s2。2利用打点计时器探究小车的速度随时间变化的规律。其中交变电流的频率为50 Hz，如图给出了该次实
9、验中，从A点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G都为计数点。测得各计数点到A点的距离分别为:d1=1.40 cm，d2=3.29 cm，d3=5.69 cm，d4=8.59 cm，d5=12.00 cm，d6=15.90 cm。（1）如果该纸带A端与小车相连，则小车的运动方向为 （选填“AB”或“BA”），且小车做 （填“匀加速”“匀减速”或“变加速”）直线运动。（2）在打计数点F时，小车运动的瞬时速度为vF= m/s，小车的加速度大小为a= m/s2。（本小题计算结果数值均保留两位有效数字）（3）如果当时电网中交变电流的电压略偏小，但仍然稳定。而做实验的同学并不知
10、道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。3（2018广东佛山顺德区）某同学利用自由落体运动来研究匀变速直线运动的规律，设计了如图所示的装置。实验中将打点计时器固定在竖直方向上，质量为m1的物体A与质量为m2的物体B（m1m2)通过轻绳悬挂在定滑轮上，物体A通过铁夹与纸带相连接。开始时物体A与物体B均处于静止状态，之后将它们同时释放。图所示为实验中打点计时器打出的一条点迹清晰的纸带，O是打点计时器打下的第一个点，A、B、C、D.是按打点先后顺序依次选取的计数点，在相邻两个计数点之间还有四个点没有画出。打点计时器使用的交流电频率为50 Hz。（1）将各计数点至O点的
11、距离依次记为s1、s2、s3、s4.实际测得s2=1.60 cm，s4=6.40 cm，请计算打点计时器打下C点时物体A的速度大小是_m/s；（2）乙同学们根据测出的物体A上升高度s与相应的时间，描绘t出如图所示的st2图线，由此可以求出物体的加速度大小为_m/s2；4（2018北京卷）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、
12、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图3所示。结合上述实验步骤，请你完成下列任务：（1）在下列仪器和器材中，还需要使用的有_和_(填选项前的字母)。A电压合适的50 Hz交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表E天平(含砝码)（2）在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v-t图像。（3）观察v-t图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_。v-t图像斜率的物理意义是_。（4）描绘v-t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计
13、数点的瞬时速度，从理论上讲，对t的要求是_（选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的x大小与速度测量的误差_(选填“有关”或“无关”)。（5）早在16世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的。当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图4所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想。请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的_。5（2017新课标全国卷）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小
14、车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴）（1）由图（b）可知，小车在桌面上是_（填“从右向左”或“从左向右”）运动的。（2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为_m/s，加速度大小为_m/s2。（结果均保留2位有效数字）6（2017新课标全国卷）某同学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。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：如图（a），将光电门固定在斜面下端附近；将一挡光片安装
15、在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用s表示挡光片沿运动方向的长度，如图（b）所示，表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小，求出；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出t图，如图（c）所示。完成下列填空：（1）用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和t的关系式为= 。（2）由图（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（结
16、果保留3位有效数字）7（2016天津卷）某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。（1）实验中必要的措施是_。A细线必须与长木板平行 B先接通电源再释放小车C小车的质量远大于钩码的质量 D平衡小车与长木板间的摩擦力（2）他实验时将打点计时器接到频率为50 HZ的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）。s1=3.59 cm，s2=4.41 cm，s3=5.19 cm，s4=5.97 cm，s5=6.78 cm，s6=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=_m/s。（结果
17、均保留两位有效数字）8（2016海南卷）某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化。物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码。打点计时器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz。纸带穿过打点计时器连接在物块上。启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动。打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）。根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动。回答下列问题：（1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为_m/s。在打出D点时，物块的速度大小为_m/s；（保留两位有效数字）（2）物块的加速度大小为_m/s2。（保留两
18、位有效数字）1（1）C （2）3.27 m/s 2.64 m/s 12.6 m/s2C点的瞬时速度等于BD段时间内的平均速度即；小车的加速度：。2（1）BA 匀加速 （2）0.37 0.50（0.490.51均可） （3）不变【解析】（1）如果该纸带A端与小车相连，则小车的运动方向为BA，因d=0.5 cm，故小车做匀加速直线运动。（2）小车运动的瞬时速度为小车的加速度大小为。（3）如果当时电网中交变电流的电压略变小，打点计时器的打点时间间隔不变，加速度a的测量值不变，加速度的测量值与实际值相比不变。4（1）A C （2）如图所示： （3）小车的速度随时间均匀变化 加速度 （4）越小越好 有关
19、 （5）如果小球的初速度为0，其速度，那么它通过的位移xt2。因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。【解析】（1）打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度。故需要的仪器选AC（2）利用所给点迹描点连线，得图像其中C点的横坐标为3T，纵坐标为（3）结合图像可以看出小球速度随时间均匀变化，所以小球做匀加速运动，图像的斜率代表了运动时的加速度（4）越小，则越接近计数点的瞬时速度，所以越小越好，计算速度需要用到的测量值，所以大小与速度测量的误差有关。（5）如果小球的初速度为0，其速度，那么它通过的位移xt2。因此，只要测量小球通过不同位移所
20、用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化。（要检验小球的速度是随时间均匀变化的，可以检验小球运动位移与时间的平方成正比，利用滴水可以得到小球的运动时间，并测出小球在相应时间内的位移，则可以验证。）5（1）从右向左 （2）0.19 0.037【解析】（1）小车在阻力的作用下，做减速运动，由图（b）知，从右向左相邻水滴间的距离逐渐减小，所以小车在桌面上是从右向左运动；（2）已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，所以相邻两水滴间的时间间隔为：，所以A点位置的速度为：，根据逐差法可求加速度：，解得a=0.037 m/s2。6（1） （2）52.1 16.6（15.816.8）【解析】（
21、1）设挡光片末端到达光电门的速度为v，则由速度时间关系可知：，且联立解得：；（2）由图（c）可求得vA=52.1 cm/s，即a=16.6 cm/s2。8（1）0.56 0.96 （2）2.0【解析】（1）根据匀变速直线运动的中间时刻的速度等于该过程的平均速度，可知vB=102 m/s=0.56 m/s，vB=102 m/s=0.96 m/s；（2）由逐差法可得加速度a=102 m/s2=2.0 m/s2。本文档仅供文库使用。XX文库是XX发布的供网友在线分享文档的平台。XX文库的文档由XX用户上传，需要经过XX的审核才能发布，XX自身不编辑或修改用户上传的文档内容。网友可以在线阅读和下载这些文档。XX文库的文档包括教学资料、考试题库、专业资料、公文写作、法律文件等多个领域的资料。XX用户上传文档可以得到一定的积分，下载有标价的文档则需要消耗积分。当前平台支持主流的doc(.docx)、.ppt(.pptx)、.xls(.xlsx)、.pot、.pps、.vsd、.rtf、.wps、.et、.dps、.pdf、.txt文件格式。
