统考版2024高考物理二轮专题复习第一编专题复习攻略专题七物理实验第13讲力学实验考点二纸带类实验综合教师用书

考点二纸带类试验综合1．打点计时器涉及的五个试验(1)探讨匀变速直线运动；(2)探究加速度与合外力、质量的关系；(3)探究功与速度变更的关系；(4)验证机械能守恒定律；(5)验证动量守恒定律．2．纸带的三大应用(1)由纸带确定时间：要区分打点计时器打出的计时点与人为选取的计数点之间的区分与联系，若每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔Δt＝0.02×5s＝0.10s.(2)求解瞬时速度：利用做匀变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度求打某一点时的瞬时速度，如图甲所示，打点n时的速度vn＝.(3)用“逐差法”求加速度：如图乙所示，因为a1＝，a2＝，a3＝，所以a＝＝.当位置间隔数是奇数时，应舍去位置间隔小的数据．例2[2024·福建押题卷]某试验小组利用如图甲所示的装置，探究加速度与小车所受合外力和质量的关系．(1)下列做法正确的是________；A．试验前应先将木板左端适当垫高，以平衡摩擦力B．试验时应满意砝码桶与砝码总质量远小于小车和车内砝码总质量C．释放小车前应将小车靠近打点计时器，并使纸带尽量伸直D．试验时为了平安应先释放小车再接通打点计时器的电源E．在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即只须要保持砝码桶和砝码总质量不变(2)试验时得到一条如图乙所示的纸带，打点计时器的频率为50Hz，随意两个计数点间还有四个计时点未画出，由图中数据可计算小车的加速度为________m/s2.(结果保留两位有效数字)(3)在保持小车和车中砝码质量确定，探究小车的加速度与受到的合外力的关系时，甲、乙两位同学分别得到了如图丙所示的aF图象，则甲同学的aF图线不过原点的缘由是____________________________________．预料4[2024·广东省广州市模拟]如图甲所示，可用轻杆、小球和硬纸板等制作一个简易加速度计，粗略测量运动物体的加速度．在轻杆上端装上转轴，固定于竖直纸板上的O点，轻杆下端固定一小球，杆可在竖直平面内自由转动．将此装置固定于运动物体上，当物体向右加速(减速)运动时，杆便向左(向右)摇摆．为了制作加速度计的刻度盘，同学们进行了如下操作：(1)让重锤做自由落体运动，利用打点计时器打出的纸带测量当地的重力加速度．试验中得到一条较志向的纸带(如图乙)，纸带上记录的点为打点计时器(频率50Hz)打的点．依据数据求出重力加速度g＝________m/s2(保留3位有效数字)．(2)测量当地重力加速度后还应测量的物理量是________(填入所选物理量前的字母)．A．小球的质量mB．轻杆的长度LC．小球的直径dD．轻杆与竖直方向的夹角θ(3)写出加速度与(1)、(2)中被测物理量之间的关系式a＝________(用被测物理量的字母表示)．预料5[2024·山东济南模拟]重力加速度g是物理学中一个极为常见的基本量，它的测定对物理学、天文学等学科的发展具有重要意义．某试验小组用如图所示的装置测定当地重力加速度的大小，图中A、B为两个连接数据采集器的光电门，轻绳跨过定滑轮连接质量分别为m1、m2的两物体．试验步骤如下：①用天平测量两个物体的质量，测得m1＝100g，m2＝200g；②用游标卡尺测出质量为m1的钩码的高度d，测得d＝4.85cm；③依据如图所示的试验装置图安装好试验装置；④用米尺测出两光电门传感器A、B间的距离h；⑤将质量为m2的钩码从确定高度由静止释放后，测出质量为m1的钩码上升过程中先后通过两光电门传感器B、A的时间tB、tA；⑥多次变更两光电门传感器A、B之间的距离重复以上试验．(1)该试验小组运用Excel软件处理试验数据，以h为纵坐标，要想进行直线拟合，横坐标应为________．B．tB－tA(2)选用第(1)问中的横坐标，拟合后直线的斜率大小为k＝3.6375×10－4m·s2，则重力加速度的测量值为________．当地重力加速度的参考值为9.80m/s2，本次测量的相对误差为________.(结果均保留三位有效数字)(3)该试验误差的主要来源有()A．m1的质量没有远小于m2的质量B．绳子和定滑轮间存在摩擦力C．滑轮有质量D．绳子拉力不等于钩码重力考点二例2解析：（1）为了使小车所受的合外力等于拉力，试验前应当平衡摩擦力，故A正确；因为有拉力传感器，小车受到的拉力的大小可以干脆读出，故无需让砝码桶和砝码的质量远小于小车和车内砝码的质量，B错误；为了使纸带上能尽可能多打点，使其得到充分的利用，故释放小车前应将小车靠近打点计时器，纸带伸直是为了尽量减小纸带与限位孔间的摩擦，故C正确；凡是运用打点计时器的试验，都应当先接通电源，让打点计时器稳定运行后再释放纸带（小车），故D错误；在探究加速度与质量的关系时，应保持拉力不变，即须要保持拉力传感器的示数不变，故E错误．（2）由题意知T＝0.1s，接受逐差法求加速度，可得a＝eq\f(BD－OB,（2T）2)＝2.4m/s2；（3）由甲同学的aF图象可知，拉力传感器的示数F＝0时，小车已经有了加速度，可能缘由是平衡摩擦力过度，木板的倾角过大．答案：（1）AC（2）2.4（3）平衡摩擦力过度，木板的倾角过大预料4解析：（1）由逐差法可得重力加速度为g＝eq\f(（12.52－7.05）×10－2－（7.05－3.14）×10－2,4×0.022)m/s2＝9.75m/s2；（2）假设小球由于加速发生了偏转，轻杆与竖直方向的夹角为θ，由牛顿其次定律得mgtanθ＝ma，解得a＝gtanθ，为了在表盘上标上对应的加速度，还须要测量轻杆与竖直方向的夹角θ，故选D；（3）由（2）可知加速度与重力加速度和轻杆与竖直方向的夹角的关系式为a＝gtanθ.答案：（1）9.75（2）D（3）gtanθ预料5解析：（1）依据机械能守恒定律可得（m2－m1）gh＝eq\f(1,2)（m2＋m1）eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(（\f(d,tA)）2－（\f(d,tB)）2))，解得h＝eq\f(（m2＋m1）d2,2（m2－m1）g)（eq\f(1,teq\o\al(2,A))－eq\f(1,teq\o\al(2,B))），故横坐标为eq\f(1,teq\o\al(2,A))－eq\f(1,teq\o\al(2,B))，D正确．（2）斜率k＝eq\f(（m2＋m1）d2,2（m