资源简介

实验1　测量做直线运动物体的瞬时速度
考点一　常规实验
【理清·知识结构】
【纸带处理】
【突破·考点题型】
1.两种打点计时器的不同
使用的都是交流电源，但两者工作电压不同。
2.计时点和计数点的比较
计时点是实际打出的点，若使用50 Hz交流电源，则两相邻计时点间的时间间隔为0.02 s；计数点是人们根据需要间隔一定个数的计时点选择的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择的计时点的个数而定，如每5个计时点取一个计数点和每隔4个计时点取一个计数点，时间间隔都是0.1 s。
角度1　逐差法处理数据
某实验小组研究小车匀变速直线运动规律的实验装置如图1所示，打点计时器的工作频率为50 Hz。纸带上计数点的间距如图2所示，相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出。
(1)图2中标出的相邻两计数点的时间间隔T=　　　　s。
(2)计数点3对应的瞬时速度大小计算式为v3=　　　　　　　　。
(3)为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应为a=　　　　　　　　。
(4)若计时器实际工作频率大于50 Hz，则根据表达式和题中数据计算出v3的结果　　　　(选填“等于”“大于”或“小于”)实际值。
角度2　图像法处理数据
(2023·全国甲卷)某同学利用如图1所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图2所示。
(1)已知打出图2中相邻两个计数点的时间间隔均为t=0.1 s，以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为Δt和。表中ΔxAD=　　　　cm，=　　　　cm/s。
位移区间 AB AC AD AE AF
Δx/cm 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30
/(cm·s-1) 66.0 73.0 87.3 94.6
(2)根据表中数据得到小车平均速度随时间t的变化关系，如图3所示。在图3中补全实验点。
(3)从实验结果可知，小车运动的-Δt图线可视为一条直线，此直线用方程=kΔt+b表示，其中k=　　　　cm/s2，b=　　　　cm/s。(结果均保留3位有效数字)
(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA=　　　　，小车的加速度大小a=　　　　。(结果用字母k、b表示)
考点二　创新实验
创新 角度 创新解读
实验器材的替代 (1)光电门与计时器相连可以测出物块通过光电门的时间Δt，由于Δt很短，可用v=表示物块通过光电门的瞬时速度。 (2)两光电门同时与计时器相连，可测出物块在两光电门间运动的时间
获得加速度的方法改进 增大长木板倾斜角或在斜面上完成实验，利用重力获得加速度，如图所示
数据处理的创新 (1)利用物体分别经过两个光电门的时间Δt1和Δt2，确定物体经过它们的速度，v1=，v2=，利用v2-v1=at即可求出加速度a的大小。 (2)利用=v0+at，作出-t图线，可由k=确定加速度a的大小
(2022·辽宁高考)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时，将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。
(1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要　　　　(选填“天平”或“刻度尺”)。
(2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表。
编号 1遮光带 2遮光带 3遮光带 …
Δt/(×10-3 s) 73.04 38.67 30.00 …
根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小v3 =　　　　 m/s(结果保留2位有效数字)。
(3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g=　　　　(用d、Δt1、Δt2表示)。
(4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因： 。
(2024·贵州高考)智能手机内置很多传感器，磁传感器是其中一种。现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件，利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度。主要步骤如下：
(1)在长直木条内嵌入7片小磁铁，最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图1所示。
(2)开启磁传感器，让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器，然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落。
(3)以木条释放瞬间为计时起点，记录下各小磁铁经过传感器的时刻，数据如表所示：
h(m) 0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
t(s) 0.000 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
(4)根据表中数据，在图2中补全数据点，并用平滑曲线绘制下落高度h随时间t变化的h-t图线。
(5)由绘制的h-t图线可知，下落高度随时间的变化是　　　　(选填“线性”或“非线性”)关系。
(6)将表中数据利用计算机拟合出下落高度h与时间的二次方t2的函数关系式为h=4.916t2(SI)。据此函数可得重力加速度大小为　　　　m/s2。(结果保留3位有效数字)
参考答案
例1　(1)0.1　(2)　(3)　(4)小于
解析　(1)打点计时器的工作频率为50 Hz，故纸带上相邻计时点间的时间间隔t== s=0.02 s，相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出，故相邻计数点间的时间间隔T=5t=0.1 s。
(2)匀加速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则v3=。
(3)根据逐差法可得a==。
(4)若计时器工作频率大于50 Hz，则相邻计数点间的时间间隔T减小，根据v3=，可知实际值偏大，所以按照题中给定的数据计算出v3的结果比实际值偏小。
例2　(1)24.00　80.0　(2)见解析图
(3)71.2(70.0~73.0均可)　59.0　(4)b　2k
解析　(1)由题图2知ΔxAD=24.00 cm，==80.0 cm/s。
(2)将点(0.3 s，80.0 cm/s)描在-Δt图中，如图所示。
(3)由-Δt图像得b=59.0 cm/s，k== cm/s2=71.2 cm/s2。
(4)小车从打下A点开始计时，匀加速运动的位移x=vAΔt+a(Δt)2，则=vA+aΔt，结合=kΔt+b可得vA=b，a=k，故a=2k。
例3　(1)刻度尺　(2)1.5
(3)
(4)光栅板受到空气阻力的作用
解析　(1)该实验测量重力加速度，不需要天平测量质量，需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度d，故需要刻度尺。
(2)根据平均速度的计算公式可知v3== m/s=1.5 m/s。
(3)根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，有v1=，v2=，又v2=v1+g，可得g=。
(4)光栅板有一定的长度，下落过程中会受到空气阻力，因此光栅板自由下落的加速度小于重力加速度。
例4　(4)见解析图　(5)非线性　(6)9.83
解析　(4)由表中数据在图2中描点画图，如图所示。
(5)由绘制的h-t图线可知，下落高度随时间的变化是非线性关系。
(6)如果长直木条做自由落体运动，则满足h=gt2，由h=4.916t2(SI)，可得g=4.916 m/s2，解得g=9.832 m/s2≈9.83 m/s2。(共26张PPT)
实验1 测量做直线运动物体的瞬时
速度
考点一 常规实验
考点二 创新实验
考点一 常规实验
理清 知识结构
【纸带处理】
突破 考点题型
1.两种打点计时器的不同
使用的都是交流电源，但两者工作电压不同。
2.计时点和计数点的比较
计时点是实际打出的点，若使用 交流电源，则两相邻计时点间的
时间间隔为 ；计数点是人们根据需要间隔一定个数的计时点选择
的点，两个相邻计数点间的时间间隔由选择的计时点的个数而定，如每
5个计时点取一个计数点和每隔4个计时点取一个计数点，时间间隔都是
。
角度1 逐差法处理数据
例1 某实验小组研究小车匀变速直线运动规律的实验装置如图1所示，
打点计时器的工作频率为 。纸带上计数点的间距如图2所示，相邻
两个计数点之间还有四个计时点未标出。
（1）图2中标出的相邻两计数点的时间间隔____ 。
0.1
[解析] 打点计时器的工作频率为 ，故纸带上相邻计时点间的时间
间隔 ，相邻两个计数点之间还有四个计时点未标出，
故相邻计数点间的时间间隔 。
（2）计数点3对应的瞬时速度大小计算式为 _ _____。
[解析] 匀加速直线运动的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则
。
（3）为了充分利用记录数据，减小误差，小车加速度大小的计算式应
为 _______。
[解析] 根据逐差法可得 。
（4）若计时器实际工作频率大于 ，则根据表达式和题中数据计算
出 的结果______（选填“等于”“大于”或“小于”）实际值。
小于
[解析] 若计时器工作频率大于，则相邻计数点间的时间间隔 减
小，根据 ，可知实际值偏大，所以按照题中给定的数据计算
出 的结果比实际值偏小。
角度2 图像法处理数据
例2 (2023·全国甲卷)某同学利用如图1所示的实验装置探究物体做直线
运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨
过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。
某次实验得到的纸带和相关数据如图2所示。
（1）已知打出图2中相邻两个计数点的时间间隔均为 ，以打出
点时小车位置为初始位置，将打出、、、、 各点时小车的位移
填到表中，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为和 。表
中______，_____ 。
位移区间
6.60 14.60 34.90 47.30
66.0 73.0 87.3 94.6
80.0
[解析] 由题图2知， 。
（2）根据表中数据得到小车平均速度随时间 的变化关系，如图3所示。
在图3中补全实验点。
[答案] 见解析图
[解析] 将点描在 图中，如图所示。
（3）从实验结果可知，小车运动的 图线可视为一条直线，此直
线用方程表示，其中_____________________ ，
_____ 。（结果均保留3位有效数字）
均可
[解析] 由图像得 ，
。
（4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打
出点时小车速度大小___，小车的加速度大小 ____。
（结果用字母、 表示）
[解析] 小车从打下 点开始计时，匀加速运动的位移
，则，结合可得 ，
，故 。
考点二 创新实验
创新角度 创新解读
实验器材 的替代 ___________________________________________________________________________________________________
（1）光电门与计时器相连可以测出物块通过光电门的时间
，由于很短，可用 表示物块通过光电门的瞬时速
度。
（2）两光电门同时与计时器相连，可测出物块在两光电门
间运动的时间
创新角度 创新解读
获得加速 度的方法 改进 ___________________________________________________________________________________________________
增大长木板倾斜角或在斜面上完成实验，利用重力获得加速
度，如图所示
续表
创新角度 创新解读
数据处理 的创新 （1）利用物体分别经过两个光电门的时间和 ，确定
物体经过它们的速度，， ，利用
即可求出加速度 的大小。
（2）利用，作出图线，可由 确定加
速度 的大小
续表
例3 (2022·辽宁高考)某同学利用如图所示的装置测
量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的
遮光带和透光带（宽度用 表示）。实验时，将光
栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿
过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续
记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔 。
（1）除图中所用的实验器材外，该实验还需要________（选填“天平”
或“刻度尺”）。
刻度尺
[解析] 该实验测量重力加速度，不需要天平测量质量，需要用刻度尺测
量遮光带（透光带）的宽度 ，故需要刻度尺。
（2）该同学测得遮光带（透光带）的宽度为 ，记录时间间隔的
数据如表。
编号 1遮光带 2遮光带 3遮光带 …
73.04 38.67 30.00 …
根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度
大小____ （结果保留2位有效数字）。
1.5
[解析] 根据平均速度的计算公式可知 。
（3）某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为 、
，则重力加速度_ ____________（用、、 表示）。
[解析] 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于这段时间中间时
刻的瞬时速度，有，，又 ，可得
。
（4）该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可
能的原因：__________________________。
光栅板受到空气阻力的作用
[解析] 光栅板有一定的长度，下落过程中会受到空气阻力，因此光栅板
自由下落的加速度小于重力加速度。
例4 (2024·贵州高考)智能手机内置很多传感器，磁传感器是其中一种。
现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件，利用长直木条的自由落体
运动测量重力加速度。主要步骤如下：
（1）在长直木条内嵌入7片小磁铁，最下端小磁铁与其他小磁铁间的距
离如图1所示。
（2）开启磁传感器，让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器，然后让
木条从静止开始沿竖直方向自由下落。
（3）以木条释放瞬间为计时起点，记录下各小磁铁经过传感器的时刻，
数据如表所示：
0.00 0.05 0.15 0.30 0.50 0.75 1.05
0.000 0.101 0.175 0.247 0.319 0.391 0.462
（4）根据表中数据，在图2中补全数据点，并用平滑曲线绘制下落高度
随时间变化的 图线。
[答案] 见解析图
[解析] 由表中数据在图2中描点画图，如图所示。
（5）由绘制的 图线可知，下落高度随时间的变化是________
（选填“线性”或“非线性”）关系。
非线性
[解析] 由绘制的 图线可知，下落高度随时间的变化是非线性关系。
（6）将表中数据利用计算机拟合出下落高度与时间的二次方 的函数
关系式为。据此函数可得重力加速度大小为_____ 。
（结果保留3位有效数字）
[解析] 如果长直木条做自由落体运动，则满足 ，由
，可得 ，解得
。

展开更多......

收起↑