《高考物理一轮复习考点全攻关》专题（03）实验一　研究匀变速直线运动（解析版）-

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2021 年高考物理一轮复习考点全攻关
专题（03）实验一　研究匀变速直线运动（解析版）
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基本实验要求
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、钩码、刻度尺、导线、
电源、复写纸．
2．实验原理(如图 1所示)
图1
3．实验步骤
(1)按照如图所示实验装置，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，下端挂合适的钩码，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，后放开小车；
(4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；
(5)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．
4．注意事项
(1)平行：纸带、细绳要和长木板平行．
(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，防止钩码落地及小车与滑轮相撞．
(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 6～7个计数点为宜．
(5)小车从靠近打点计时器位置释放．
基本实验方法
1．数据处理
(1)目的
通过纸带求解运动的加速度和瞬时速度，分析物体的运动性质等．
(2)方法
① 分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而
确定物体的运动性质．
② 利用逐差法求解平均加速度
1
a1＝，a2＝，a3＝⇒a＝＝.
③ 利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝.
④ 利用速度—时间图象求加速度
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．
2．依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动
(1)x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离．
(2)Δx 是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….
(3)T 是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n s(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)Δx＝aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等.
命题热点一：教材原型实验
【例 1】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探究．物块拖动纸带下滑，
打出的纸带一部分如图 2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 A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是_____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)．
图2
【答案】A　0.233　0.75
解析　根据题述，物块加速下滑，在 A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是 A点．根据刻
度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为 1.20 cm，C点对应的刻度为 3.15 cm，D点对应的刻度为 5.85
cm，E点对应的刻度为 9.30 cm，AB＝1.20 cm，BC＝1.95 cm，CD＝2.70 cm，DE＝3.45 cm.两个相邻计数
点之间的时间 T＝5× s＝0.10 s，根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬
时速度可得，打出 C点时物块的速度大小为 vC＝≈0.233 m/s.由逐差法可得a＝，解得a＝0.75 m/s2.
【变式1】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 3(a)所示．实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车．在小车运动过程中 ，
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 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)
图3
(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
(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.(结果均保留两位有效数字)
【答案】(1)从右向左　(2)0.19　 0.038
解析　(1)小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图(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的．
(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 T＝ s＝ s，所以 A点位
置的速度为 vA＝ m/s≈0.19 m/s.根据逐差法可得加速度 a＝，解得a≈－0.038 m/s2，故加速度的大小为 0.038
m/s2.
【变式2】在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图 4甲所示为记录小车运动情况的一条纸
带，图中 A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻两计数点间的时间间隔为 T＝0.1 s．(结果保留三位有效
数字)
图4
(1)计算 D、C、B各点的瞬时速度，vD＝________ m/s，vC＝________ m/s，vB＝________ m/s.
(2)在图乙所示的坐标系中作出小车的 v－t图象(tA＝0)，并根据图象求出 a＝________ m/s2.
【答案】(1)3.90　2.64　1.38　(2)见解析图　12.6
解析　(1)相邻两计数点间的时间间隔为 T＝0.1 s，
D点的瞬时速度为 vD＝＝ m/s＝3.90 m/s；
C点的瞬时速度为 vC＝＝ m/s＝2.64 m/s；
B点的瞬时速度为 vB＝＝ m/s＝1.38 m/s.
(2)由(1)中数据作出小车的 v－t图象．
由图线的斜率可求得它的平均加速度为 a＝＝ m/s2＝12.6 m/s2.
命题热点二：实验拓展创新
1．复习启示
3
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