《2022年高考物理二轮复习力学考点深度剖析与训练（全国通用）》专题03 研究匀变速直线运动（实验）（原卷版）

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专题 03 研究匀变速直线运动（实验）

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、复写纸片．

2．实验原理

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)把小车停靠在打点计时器处，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)换纸带重复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析．

4.误差分析

1．根据纸带测量的位移有误差。

2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。

3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差。

4．用作图法，作出的 vt 图象并不是一条直线。

5．木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。

5.注意事项

1．平行：纸带和细绳要和木板平行。

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，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞。

4．纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点。

5．区分计时点和计数点：计时点是指计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选

取的点，要注意“每 5 个点取一个计数点”与“每隔 4 个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔

均为 0.1

。

6．准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏而导致误差过大)，仔细描

点连线，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在

直线的两侧。

6．数据处理

① 小车运动的速度随时间变化的规律

(1)小车运动的 v-t 图像是一条倾斜的直线,如图所示,当时间增加相同的值 Δt,速度也会增加相同的值 Δv

时,可以得出结论:小车的速度随时间均匀变化。

(2)既然小车的 v-t 图像是一条倾斜的直线,那么 v 随 t 变化的函数关系式为 v=kt+b,所以小车的速度随时间

均匀变化。

② 利用逐差法求解平均加速度

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里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….

(3)T是相邻两计数点间的时间间隔：T＝0.02n(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.

1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，打点计时器使用的交流电的频率为 50Hz，记录小车

运动的纸带如图所示，在纸带上选取 0、1、2、3、4、5等6个计数点，相邻两计数点之间还有四个点未画

出，纸带旁并排放着最小分度为 mm 的刻度尺,计算小车通过计数点“2”的瞬时速度为 =_____m/s,小车的

加速度是 a=_____m/s2．（保留 2位有效数字）

2．光电门是一种可以测量物体瞬时速度的器材，它利用的基本原理是：极短时间内的平均速度大小可以

近似认为是该时刻的瞬时速度大小.下图为测定气垫导轨上滑块加速度的装置图，滑块上安装一宽度为

3.0cm 的遮光条，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光条通过第一个

光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为

(1)则滑块通过第一个光电门的瞬时速度大小 _________m/s，通过第二个光电门的瞬时速度大小 ___

_____m/s；

(2)若遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间为 s，则滑块的加速度大小

_________m/s2.(结果保留两位有效数字)

3．（1）在“用打点计时器测速度”实验中，电磁打点计时器和电火花计时器都使用_____（填“直流”

或“交流”）电源。在我国，电火花打点计时器工作电压为_____，两个相邻点的时间间隔为_____。

（2）如下图为物体做匀加速运动时打点计时器打出的一条纸带，图中相邻的点间还有四个点未画出，已

知打点计时器接交流 50Hz 的电源，则打点计时器打出 D点时，物体的速度大小为_____m/s，物体运动的

加速度大小为_____m/s2．（计算结果保留两位有效数字）

4．某同学利用打点计时器测量小车做匀变速直线运动的加速度。实验器材有:电磁打点计时器、一端附有

滑轮的长木板，小车、纸带、细线、托盘、砝码、刻度尺、导线、交流电源等。

(1)该同学在实验桌上安装好所需的器材后（如图所示）准备进行实验，下面操作必须要的是_____；

A．把附有滑轮的长木板的一端适当垫高，平衡小车运动过程中所受的摩擦力

B．调节拉小车的细线使细线与长木板板面平行

C．拉小车运动的托盘和砝码的质量远小于小车的质量

D．实验时，先释放小车，再接通电源

(2)该同学在得到的纸带上选取七个计数点（相邻两个计数点之间还有四个点未画出）:如图所示，图中

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