实验一　研究匀变速直线运动

(本栏目对应学生用书P19)实验一研究匀变速直线运动目录1核心知识·优化增分2高分能力·突破瓶颈3课后提能演练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、

、导线、电源、复写纸.

2.实验原理（如图所示）刻度尺3.实验步骤（1）按照如上图所示安装实验装置，把打点计时器固定在长木板的一端，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

，后

.

（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.接通电源放开小车4.注意事项（1）平行：纸带细绳要与长木板平行.（2）两先两后：实验中先接通电源，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50cm的纸带上清楚地取到6~7个计数点为宜.（5）小车从靠近打点计时器位置释放.1.判断物体是否做匀变速直线运动2.逐差法求加速度3.利用平均速度求瞬时速度（如图）4.图像法求加速度（如图）命题一课标教材原型实验［基础考查］例1

（2023年全国卷）某同学利用如图甲所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系.让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连.钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带.某次实验得到的纸带和相关数据如图乙所示.

24.0080.0

位移区间ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.30v/（cm·s-1）66.073.087.394.6丙如图

70.059.0b2k

题后思考

变式1

（2023年浙江卷）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示.（1）需要的实验操作有

（多选）.

A.调节滑轮使细线与轨道平行B.倾斜轨道以补偿阻力C.小车靠近打点计时器静止释放D.先接通电源再释放小车ACD【解析】（1）实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，A正确；该实验只要使小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，B错误；为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，C正确；先接通电源再释放小车，D正确.（2）经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示.选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为

cm.已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打计数点2时小车的速度大小为

m/s（结果保留3位有效数字）.

2.751.48

命题二拓展创新实验［能力考查］

1.实验设计创新

例2

（2024年深圳模拟）某同学利用打点计时器分析自身步行时的速度特征.把接在50Hz的交流电源上的打点计时器固定在与人腰部等高的桌面上，纸带穿过打点计时器限位孔，一端固定在人腰部，人沿直线步行时带动纸带运动，打点计时器记录人步行时的运动信息.（1）选取点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，其中连续5个计数点A、B、C、D、E、F如图甲所示，纸带中BC段的平均速度为vBC=

m/s.（保留两位有效数字）

1.1

（2）沿着计数点位置把纸带裁开并编号，按编号顺序把剪出的纸带下端对齐并排粘贴在坐标纸上.剪出的纸带长度代表打出这段纸带时间内的平均速度，把每段纸带上边中点连接成线，如图乙所示.若用图中曲线描述人运动的速度-时间关系，如果用纵坐标表示速度大小，横坐标表示时间，则纸带的横宽D对应横坐标中的时间跨度为

s，请根据图乙估算该同学的步幅为

m.（均保留两位有效数字）

0.100.53【解析】（2）纸带的横宽D对应横坐标中的时间长度为T=0.10

s.可把图像看成v-t图像，同学的步幅为图像一个周期内五段纸带长度之和，该同学的步幅为s=（8.8+11+12+11+9.7）cm≈0.53

m.变式2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，如图甲所示.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，图乙记录了桌面上连续6个水滴的位置.（已知滴水计时器每30s内共滴下46个小水滴）（1）由图乙可知，小车在桌面上是

（填“向左”或“向右”）运动的.

向左【解析】（1）小车在阻力的作用下，做减速运动，由题图乙知，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）该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图乙中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2位有效数字）

0.190.037

知识巩固练1.如图所示的四条纸带是某同学练习使用打点计时器得到的纸带（纸带的左端先通过打点计时器）.从点痕的分布情况可以断定：纸带

是越来越快的，纸带

是开始越来越快，后来又越来越慢.若所用电源的频率是50Hz，图中纸带D从A点到B点，历时

s，位移为

m，这段时间内纸带运动的平均速度是

m/s，AD段的平均速度是

m/s.

（本栏目对应学生用书P339~340）BD0.040.276.75

7.88

2.测定木块与长木板之间的动摩擦因数时，采用如图的装置，图中长木板水平固定.（1）实验过程中，电火花计时器应接在交流电源上，调整定滑轮高度，使

.

（2）已知重力加速度为g，测得木块的质量为M，砝码盘和砝码的总质量为m，木块的加速度为a，则木块与长木板间动摩擦因数μ=

____________.细线与长木板平行

（3）如图所示为木块在水平木板上带动纸带运动打出的一条纸带的一部分，0、1、2、3、4、5、6为计数点，相邻两计数点间还有4个计时点未画出.从纸带上测出s1=3.20cm，s2=4.52cm，s5=8.42cm，s6=9.70cm.则木块加速度大小a=

m/s2（结果保留2位有效数字）.

1.3

3.光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、B分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、B间通过时，光电计时器就可以精确地把物体从开始挡光到挡光结束的时间记录下来.现利用图乙所示的装置测量滑块和长木板间的动摩擦因数，图中MN是水平桌面，Q是长木板与桌面的接触点，1和2是固定在长木板适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，长木板顶端P点悬有一铅锤.实验时，让滑块从长木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为1.0×10-2s和4.0×10-3s.用精度为0.05mm的游标卡尺测量滑块的宽度D，其示数如图丙所示.（1）滑块的宽度D=

Cm.

（2）滑块通过光电门1时的速度v1=

m/s，滑块通过光电门2时的速度v2=

m/s.（结果均保留2位有效数字）

（3）由此测得的瞬时速度v1和v2只是一个近似值，它们实质上是通过光电门1和2时的

，要使瞬时速度的测量值更接近于真实值，可将

的宽度减小一些.

1.0101.02.5平均速度滑块4.如图甲所示，某同学使用有透光狭缝的钢条和光电计时器的装置测量重力加速度.在钢条下落过程中，钢条挡住光源发出的光时，计时器开始计时，透光时停止计时；若再次挡光，计时器将重新计时.实验中该同学将钢条竖直置于一定高度（下端A高于光控开关），由静止释放测得先后两段挡光时间分别为t1和t2.

64.3

偏大

综合提升练5.（2024年中山期末）科研小组用雷达探测一辆新能源汽车的加速性能，在一条平直的水平公路上，他们以公路作为位移x轴，汽车的运动方向作为正方向.在汽车加速过程中，从某时刻（t=0）开始每隔1s测量一次汽车在公路上的位置，汽车可视为质点，结果如下表所示.t/s0123456x/m04.5012.122.636.152.672.2（1）根据表中数据可以判定汽车在这段时间内近似做匀加速运动，其加速度大小a=