实验01 研究匀变速直线运动-2021年高考物理二轮复习实验专题强化训练（解析版）

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实验 01

研究匀变速直线运动

对点训练----练基础固知识

例1　在“练习使用打点计时器”的实验中,用手拖动纸带打点.

(1)本实验除打点计时器(含纸带、墨粉纸盘)外,还必须使用的主要仪器有

(选填“交流”或“直

流”)电源和

.

(2)关于本实验,下列说法正确的是

.

A.拖动纸带的同时,接通电源

B.纸带上的打点密集说明纸带运动速度较大

C.先接通电源,待打点计时器正常工作时,再拖动纸带

D.实验中打点计时器使用电源的频率为 50 Hz,则纸带上打相邻两点的时间间隔为 0.02 s

【答案】　(1)交流

刻度尺

(2)CD

【解析】 (1)打点计时器需要交流电源,同时刻度尺要用来测量纸带上的点之间的距离,所以必须要有刻度

尺;

(2)开始记录时,应先给打点计时器通电打点,然后释放纸带,如果先放开纸带开始运动,再接通打点计时器的

电源,纸带可能不能充分利用,同时,打点计时器刚开始的工作也不稳定,会对实验产生较大的误差,故A错误,C

正确;纸带上打的点密集说明纸带运动速度较小,故B错误;打点计时器的电源频率为 50 Hz,则纸带上打相邻

两点的时间间隔为 0.02 s,故D正确.

例2(2019·全国卷

Ⅰ

)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).

【答案】　 A

0.233

0.75

【解析】物块加速下滑,速度越来越大,刚开始时在相等时间内的位移较小,所以打点计时器最先打出的点

是A点;每两个相邻点之间还有 4个打出的点未画出,相邻计数点间的时间间隔为:t=0.02×5 s=0.1 s,打出 C点

时的速度大小为:vC=

(5.85-1.20)×1 0-2

2×0.1

m/s≈0.233 m/s;根据匀变速直线运动的推论 Δx=at2可知,加速度

为:a=

CE-AC

4t2

(9.30-3.15)×1 0-2 -(3.15-0.00)×1 0-2

4×0. 12

m/s2=0.75 m/s2.

能力训练----研典题导解法

训练点 1

教材原型实验的基本技能

典例 1　 (2019·山东日照二模)某同学利用图所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 2所示(每

相邻两个计数点间还有 4个点 ,图中未画出).已知 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.(结果均保留 2位有效数字)ç

(3)如果当时电网中交变电流的频率是 f=51 Hz,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比

(选填“偏大”“偏小”或“不变”).

【答案】　(1)AB

(2)0.80

0.40

(3)偏小

【解析】 (1)在实验中,要保证小车的运动是匀变速直线运动,必须使细线与长木板平行,以保证小车所受合

力不变;为充分利用纸带,保证打点质量,应先接通电源,再释放小车;本实验不需要平衡摩擦力,也不需要满足

小车的质量远大于钩码的质量.因此正确的选项是 A、B.

(2)由Δx=aT2,T=0.10 s 和逐差法可得小车的加速度 a=

(s4-s1)+( s5-s2)+( s6-s3)

9T2

=0.80 m/s2

利用匀变速直线运动在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,可得打点计时器打 B点时小车的速

度vB=

s1+s2

=0.40 m/s.

(3)如果实验中交流电的频率为 51 Hz>50 Hz,则实际的打点周期比所用周期小,即实验应用周期 T数据偏大,由

(s4-s1)+( s5-s2)+( s6-s3)

9T2

得,加速度的测量值与实际值相比偏小.

训练点 2

实验的改进与创新

典例 2 (2019·山东省实验中学模拟)如图所示为某中学物理课外学习小组设计的测定当地重力加速度的实

验装置,他们的主要操作如下:

①安装实验器材,调节试管夹(小铁球)、光电门和纸杯在同一竖直线上;

②打开试管夹,由静止释放小铁球,用光电计时器记录小铁球在两个光电门间的运动时间 t,并用刻度尺(图上

未画出)测量出两个光电门之间的高度h,计算出小铁球通过两光电门间的平均速度 v;

③固定光电门B的位置不变,改变光电门A的高度,重复

②

的操作.测出多组(h,t),计算出对应的平均速度 v;

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