备战2025年高考物理一遍过考点04实验：研究匀变速直线运动含解析.docVIP

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试验：探讨匀变速直线运动

一、试验中纸带的处理方法

1．判定物体的运动性质

（1）若纸带上各相邻点间距相等，则物体做匀速运动。

（2）若相邻计数点时间间隔为T，计算各个连续相等时间内位移的差Δx，若Δx=aT2（恒量），则物体做匀变速直线运动。

2．某点瞬时速度的计算

依据在匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度：vn=，即n点的瞬时速度等于（n–1）点和（n+1）点间的平均速度。

3．加速度的计算：一般有两种方法

（1）利用“逐差法”求加速度

由于物体做匀变速运动，所以满意在连续相等的时间间隔内位移差相等，即Δx=aT2，可得a=。但利用一个Δx求得的加速度偶然误差太大，为了减小试验中的偶然误差，分析纸带时，纸带上的各段位移最好都用上，方法如下：

（a）如图所示，若为偶数段，设为6段，则，，，然后取平均值，即或由干脆求得；

（b）若为奇数段，则中间段往往不用，如5段，则不用第三段，则，，然后取平均值，即；或去掉一段变为偶数段由；

（2）先求出第n点时纸带的瞬时速度（一般要5点以上），然后作出v–t图象，用v–t图象的斜率求物体运动的加速度。

二、试验的留意事项

（1）平行：纸带、细绳要和木板平行。

（2）两先两后：试验中应先接通电源，后让小车运动；试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，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。

（4）减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清晰地取出6~7个计数点为宜。

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。

三、依据纸带推断物体是否做匀变速运动的方法

（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50Hz，n为两计数点间计时点的间隔数）。

（4）Δx=aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必定是个恒量。这表明：只要小车做匀加速直线运动，它在随意两个连续相等的时间里的位移之差就肯定相等。

试验小组采纳如图甲所示试验装置测量木块与木板间动摩擦因数μ，供应的器材有：带定滑轮的长木板，有凹槽的木块，质量为20g的钩码若干，打点计时器，电源，纸带，细线等。试验中将部分钩码悬挂在细线下，剩余的钩码放在木块的凹槽中，保持长木板水平，利用打出的纸带测量木块的加速度。

（1）正确进行试验操作，得到一条纸带，从某个清晰的打点起先，依次标注0、1、2、3、4、5、6，分别测出位置0到位置3、位置6间的距离，如图乙所示。已知打点周期T=0.02s，则木块的加速度a=__。

（2）将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端，变更悬挂钩码的总质量m，测得相应的加速度a，作出a–m图象如图丙所示。已知当地重力加速度，则木块与木板间动摩擦因数μ=________。（保留两位有效数字）

（3）试验中________（选填“须要”或“不须要”）满意悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。

【参考答案】（1）3.33（2）0.34（3）不须要

【具体解析】（1）木块的加速度；

（2）设木块的质量为M，依据牛顿其次定律有，，又，可解得加速度，由丙图可知，当m=0时，，则木块与木板间动摩擦因数μ=0.34；

（3）试验中没有采纳细线拉力等于重力，所以不须要满意悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。

1．（2024·云南省玉溪市民族中学高一月考）在“探究小车速度随时间变更的规律”的试验中，用打点计时器在纸带上打点以记录小车的运动状况。在这一试验中，某同学操作以下试验步骤

A．将打点计时器固定在平板上，并接好电路

B．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔

C．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面吊着适当重的钩码

D．拉住纸带，将小车靠近打点计时器，先放开纸带，再接通电源

E．断开电源，取下纸带

其中错误的步骤有：

（1）________________，正确步骤应当为______________________________；

（2）电磁打点计时器工作时连接的是4-6V的低压________电源；

（3）假如打点计时器所接电源频率为50Hz，试验时得到如图所示的纸带，设O点是计数的起始点，且两个计数点间有4个点未标出.则打计数点2时物体的瞬时速度v2＝_________m/s，全过程中加速度a=________m/s2。（结果保留两位有效数字）

【答案】（1）D先接通电源，再放开纸带（