高考物理一轮复习考点3-实验：研究匀变速直线运动

实验：研究匀变速直线运动考点3[题组一基础与经典题]1．(1)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验时，给出以下器材：电磁打点计时器、电池组、纸带、复写纸、小车、槽码、细绳、一端附有定滑轮的长木板。其中不需要的器材是________，还需要增添的器材有__________________________________。电池组

低压交流电源、刻度尺

(2)关于“探究小车速度随时间变化的规律”这一实验，下列说法正确的是________。A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低B．在释放小车前，小车应靠近打点计时器C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车D．打点计时器应接在低压直流电源上E．小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行F．作v­t图像时，应先描点后连线，并且要把描出的所有点都连接起来BCE

解析(1)电磁打点计时器使用低压交流电源，所以不需要的器材是电池组；为了得到小车的运动规律，还需要刻度尺来测量计数点之间的距离，所以还需要低压交流电源、刻度尺。(2)长木板不能侧向倾斜，但是可以一端高一端低，故A错误；在释放小车前，小车应尽量靠近打点计时器，以便于能在纸带上打出更多的点，有利于实验数据的处理，故B正确；实验中应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，故C正确；打点计时器应接在低压交流电源上，故D错误；小车运动时要保持纸带与打点计时器平面、木板平行，故E正确；作v­t图像时，让尽量多的点在图线上，不在图线上的点均匀分布在图线的两侧，描绘成平滑的曲线，不要求所有的点都在图线上，故F错误。解析2．用如图a所示的实验装置研究小车的匀变速直线运动，电源频率f＝50Hz，从纸带上打出的点中选取某点为参考点O，在纸带上依次标记A、B、C、D四个计数点(相邻两计数点之间还有4个记录点未画出)；如图b所示，因保存不当，纸带被污染，仅保留了A、B、D三点及其到O点的距离：sA＝79.9mm、sB＝149.5mm、sD＝361.0mm。(1)下列实验步骤的正确顺序是________(填写步骤前的字母)。A．关闭电源，取出纸带B．把打点计时器固定在斜面上C．接通电源，待打点计时器工作稳定后释放小车，打出纸带D．将小车停靠在打点计时器附近，让纸带穿过限位孔，并与小车尾部相连(2)利用上述信息可知：①相邻两计数点的时间间隔为________s。②打C点时小车的速度大小为________m/s(保留两位有效数字)。③小车的加速度表达式为________________(用sA、sB、sD和f表示)，加速度大小计算结果为________m/s2(保留到小数点后两位)。BDCA

0.1

1.1

2.41

解析解析3．研究物体做匀变速直线运动的情况可以用打点计时器，也可以用光电门传感器。一组同学用如图所示装置研究匀变速直线运动。滑块放置在水平气垫导轨的右侧，并通过跨过定滑轮的细线与一沙桶相连，滑块与定滑轮间的细线与气垫导轨平行。滑块上安装了宽度为3.0cm的遮光条，将滑块由静止释放，先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为0.015s，通过第二个光电门的时间为0.010s，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0.250s。则滑块的加速度大小为________m/s2，若忽略偶然误差的影响，测量值与真实值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”)。4.0

偏小

解析解析4.某学习小组为了测当地重力加速度，根据已有器材，设计如下实验。一较长铁质窄薄板用细线悬挂。在其下端附近，固定一小电动机，电动机转轴固定一毛笔。电动机可使毛笔水平匀速转动。调整薄板与毛笔尖端的距离，可使毛笔在薄板上留下清晰的细线，如图甲所示。启动电动机，待毛笔连续稳定转动后，烧断细线，薄板竖直下落。图乙是实验后，留有清晰墨迹的薄板。取底端某清晰的线记为O，每隔4条细线取一计数线，分别记为A、B、C、D。将毫米刻度尺零刻线对准O，依次记录A、B、C、D位置读数为10.57cm、30.9cm、60.96cm、100.78cm，已知电动机转速为3000r/min。(1)以上刻度尺读数有一数值记录不规范，正确记录值应为________cm。(2)相邻计数线之间的时间间隔为________s。(3)根据以上数据，测得当地重力加速度为________m/s2(结果保留三位有效数字)。30.900.19.75

解析[题组二高考真题]5．(2021·天津高考)某实验小组利用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加速直线运动的过程。为便于记录小球各个时刻在斜面上的位置，将录像中时间间隔为T的连续7幅画面合成到同一张图中，示意如图。依次测得小球各相邻位置间的距离为x1、x2、x3、x4、x5、x6。(1)写出小球在位置1的速度表达式________。(2)要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式

_____________________________。(3)在测量小球相邻位置间距时由于实验者读数产生的误差是________误差。(填“偶然”或“系统”)偶然

解析(1)测量该小球直径时，游标卡尺示数如图b所示，小球直径为______mm。(2)在第2次实验中，小球下落H＝0.9423m时的速度大小v＝_______

m/s(保留3位有效数字)；第3次实验测得的当地重力加速度大小g＝________m/s2(保留3位有效数字)。次数12345Δl/cm0.850.860.820.830.85v/(m·s－1)4.254.104.154.25H/m0.91810.94230.85300.88600.923115.75

4.309.85(3)可以减小本实验重力加速度大小测量误差的措施有________。A．适当减小相机的曝光时间B．让小球在真空管中自由下落C．用质量相等的实心铝球代替实心钢球AB

解析7．(2017·全国卷Ⅱ)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。实验步骤如下：①如图a，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；52.1

16.3

解析[题组三模拟题]8．(2021·广东省广州市高三二模)用工作频率为50Hz的打点计时器进行“研究匀变速直线运动”的实验。如图是实验时获得的一条纸带，O(未画出)、A、B、C、D和E为纸带上的计数点，每相邻两点间还有4个计时点未画出。现对纸带进行以下处理：以A为圆心、AO为半径作圆，交AB于点a；以B为圆心、BA为半径作圆，交BC于点b；如此依次得到c、d两点。在处理后的纸带上，用刻度尺进行相关测量，得到aB、bC、cD、dE的值并填入表格中。aBbCcDdEΔs/cm1.011.02Δs31.02(1)表格中Δs3＝________cm；(2)根据表中数据可知，匀变速直线运动位移的特点是______________

______________________；(3)与纸带相连的物体的加速度大小a＝________m/s2，打点计时器打A点时，物体的速度大小v＝________m/s。(计算结果均保留两位小数)1.00连续相等时间内的位移增量相等1.020.24解析9．(2022·湖北省武汉市部分学校高三上起点质量检测)某实验小组用光电计时器测量重力加速度，实验装置如图所示。实验步骤如下：①用游标卡尺测量小钢球的直径d；②让钢球吸附器吸附小钢球，用刻度尺测量小钢球球心到光电门的高度h；③将小钢球由静止释放，记录小钢球通过光电门所用的时间t；④改变光电门的位置，重复步骤②和③，记录多组h、t的数据。请回答下列问题：(1)以h为纵坐标，以tn(n＝±1，±2)为横坐标，根据实验测得的数据在坐标纸上描点，拟合图线，得到的图像最合理的是________；(2)根据上述最合理的图像计算出图线的斜率k，重力加速度的表达式为g＝________；D(3)一小组成员经过分析发现，由于小钢球的直径不是足够小，利用光电门求得的速度实际上是小钢球通过光电门的平均速度。由此可以推断：用上述实验方法得到的重力加速度值________(选填“大于”“等于”或“小于”)它的真实值。小于

解析解析10．(2021·八省联考福建卷)伽利略斜面实验被誉为物理学史上最美实验之一。某研究小组尝试使用等时性良好的“节拍法”来重现伽利略的斜面实验，研究物体沿斜面运动的规律。实验所用节拍的频率是每秒2拍，实验装置如图a所示。在光滑倾斜的轨道上装有若干可沿轨道移动的框架，框架上悬挂轻薄小金属片，滑块下滑撞击金属片会发出“叮”的声音(金属片对滑块运动的影响可忽略)。实验步骤如下：①从某位置(记为A0)静止释放滑块，同时开始计拍；调节框架的位置，使相邻金属片发出的“叮”声恰好间隔1个拍，并标记框架在轨道上的位置A1、A2、A3……；②测量A1、A2、A3……到A0的距离s1、s2、s3……如图b所示；③将测量数据记录于下表，并将节拍数n转换成对应时间t的平方。(1)表格中“C”处的数据应为