實驗一　研究勻變速直線運動

(本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P19)實驗一研究勻變速直線運動目錄1核心知識·優(yōu)化增分2高分能力·突破瓶頸3課后提能演練1.實驗器材電火花計時器（或電磁打點計時器）、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、

、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙.

2.實驗原理（如圖所示）刻度尺3.實驗步驟（1）按照如上圖所示安裝實驗裝置，把打點計時器固定在長木板的一端，接好電源.（2）把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面.（3）把小車停在靠近打點計時器處，先

，后

.

（4）小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶.（5）換紙帶重復(fù)實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析.接通電源放開小車4.注意事項（1）平行：紙帶細(xì)繩要與長木板平行.（2）兩先兩后：實驗中先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應(yīng)先斷開電源，后取下紙帶.（3）防止碰撞：在到達(dá)長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止鉤碼落地及小車與滑輪相撞.（4）減小誤差：小車的加速度宜適當(dāng)大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取到6~7個計數(shù)點為宜.（5）小車從靠近打點計時器位置釋放.1.判斷物體是否做勻變速直線運動2.逐差法求加速度3.利用平均速度求瞬時速度（如圖）4.圖像法求加速度（如圖）命題一課標(biāo)教材原型實驗［基礎(chǔ)考查］例1

（2023年全國卷）某同學(xué)利用如圖甲所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關(guān)系.讓小車左端和紙帶相連，右端用細(xì)繩跨過定滑輪和鉤碼相連.鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶.某次實驗得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖乙所示.

24.0080.0

位移區(qū)間ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.30v/（cm·s-1）66.073.087.394.6丙如圖

70.059.0b2k

題后思考

變式1

（2023年浙江卷）在“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖甲所示.（1）需要的實驗操作有

（多選）.

A.調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行B.傾斜軌道以補(bǔ)償阻力C.小車靠近打點計時器靜止釋放D.先接通電源再釋放小車ACD【解析】（1）實驗需要調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行，A正確；該實驗只要使小車加速運動即可，不需要傾斜軌道補(bǔ)償阻力，B錯誤；為了充分利用紙帶，則小車靠近打點計時器靜止釋放，C正確；先接通電源再釋放小車，D正確.（2）經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖乙所示.選取連續(xù)打出的點0、1、2、3、4為計數(shù)點，則計數(shù)點1的讀數(shù)為

cm.已知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz，則打計數(shù)點2時小車的速度大小為

m/s（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）.

2.751.48

命題二拓展創(chuàng)新實驗［能力考查］

1.實驗設(shè)計創(chuàng)新

例2

（2024年深圳模擬）某同學(xué)利用打點計時器分析自身步行時的速度特征.把接在50Hz的交流電源上的打點計時器固定在與人腰部等高的桌面上，紙帶穿過打點計時器限位孔，一端固定在人腰部，人沿直線步行時帶動紙帶運動，打點計時器記錄人步行時的運動信息.（1）選取點跡清晰的紙帶，每5個點取一個計數(shù)點，其中連續(xù)5個計數(shù)點A、B、C、D、E、F如圖甲所示，紙帶中BC段的平均速度為vBC=

m/s.（保留兩位有效數(shù)字）

1.1

（2）沿著計數(shù)點位置把紙帶裁開并編號，按編號順序把剪出的紙帶下端對齊并排粘貼在坐標(biāo)紙上.剪出的紙帶長度代表打出這段紙帶時間內(nèi)的平均速度，把每段紙帶上邊中點連接成線，如圖乙所示.若用圖中曲線描述人運動的速度-時間關(guān)系，如果用縱坐標(biāo)表示速度大小，橫坐標(biāo)表示時間，則紙帶的橫寬D對應(yīng)橫坐標(biāo)中的時間跨度為

s，請根據(jù)圖乙估算該同學(xué)的步幅為

m.（均保留兩位有效數(shù)字）

0.100.53【解析】（2）紙帶的橫寬D對應(yīng)橫坐標(biāo)中的時間長度為T=0.10

s.可把圖像看成v-t圖像，同學(xué)的步幅為圖像一個周期內(nèi)五段紙帶長度之和，該同學(xué)的步幅為s=（8.8+11+12+11+9.7）cm≈0.53

m.變式2某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間.實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖甲所示.實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車.在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖乙記錄了桌面上連續(xù)6個水滴的位置.（已知滴水計時器每30s內(nèi)共滴下46個小水滴）（1）由圖乙可知，小車在桌面上是

（填“向左”或“向右”）運動的.

向左【解析】（1）小車在阻力的作用下，做減速運動，由題圖乙知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車在桌面上是從右向左運動的.（2）該小組同學(xué)根據(jù)圖乙的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動.小車運動到圖乙中A點位置時的速度大小為

m/s，加速度大小為

m/s2.（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

0.190.037

知識鞏固練1.如圖所示的四條紙帶是某同學(xué)練習(xí)使用打點計時器得到的紙帶（紙帶的左端先通過打點計時器）.從點痕的分布情況可以斷定：紙帶

是越來越快的，紙帶

是開始越來越快，后來又越來越慢.若所用電源的頻率是50Hz，圖中紙帶D從A點到B點，歷時

s，位移為

m，這段時間內(nèi)紙帶運動的平均速度是

m/s，AD段的平均速度是

m/s.

（本欄目對應(yīng)學(xué)生用書P339~340）BD0.040.276.75

7.88

2.測定木塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)時，采用如圖的裝置，圖中長木板水平固定.（1）實驗過程中，電火花計時器應(yīng)接在交流電源上，調(diào)整定滑輪高度，使

.

（2）已知重力加速度為g，測得木塊的質(zhì)量為M，砝碼盤和砝碼的總質(zhì)量為m，木塊的加速度為a，則木塊與長木板間動摩擦因數(shù)μ=

____________.細(xì)線與長木板平行

（3）如圖所示為木塊在水平木板上帶動紙帶運動打出的一條紙帶的一部分，0、1、2、3、4、5、6為計數(shù)點，相鄰兩計數(shù)點間還有4個計時點未畫出.從紙帶上測出s1=3.20cm，s2=4.52cm，s5=8.42cm，s6=9.70cm.則木塊加速度大小a=

m/s2（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）.

1.3

3.光電計時器也是一種研究物體運動情況的常用計時儀器，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，a、B分別是光電門的激光發(fā)射和接收裝置，當(dāng)有物體從a、B間通過時，光電計時器就可以精確地把物體從開始擋光到擋光結(jié)束的時間記錄下來.現(xiàn)利用圖乙所示的裝置測量滑塊和長木板間的動摩擦因數(shù)，圖中MN是水平桌面，Q是長木板與桌面的接觸點，1和2是固定在長木板適當(dāng)位置的兩個光電門，與之連接的兩個光電計時器沒有畫出，長木板頂端P點懸有一鉛錘.實驗時，讓滑塊從長木板的頂端滑下，光電門1、2各自連接的計時器顯示的擋光時間分別為1.0×10-2s和4.0×10-3s.用精度為0.05mm的游標(biāo)卡尺測量滑塊的寬度D，其示數(shù)如圖丙所示.（1）滑塊的寬度D=

Cm.

（2）滑塊通過光電門1時的速度v1=

m/s，滑塊通過光電門2時的速度v2=

m/s.（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（3）由此測得的瞬時速度v1和v2只是一個近似值，它們實質(zhì)上是通過光電門1和2時的

，要使瞬時速度的測量值更接近于真實值，可將

的寬度減小一些.

1.0101.02.5平均速度滑塊4.如圖甲所示，某同學(xué)使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度.在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發(fā)出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時；若再次擋光，計時器將重新計時.實驗中該同學(xué)將鋼條豎直置于一定高度（下端A高于光控開關(guān)），由靜止釋放測得先后兩段擋光時間分別為t1和t2.

64.3

偏大

綜合提升練5.（2024年中山期末）科研小組用雷達(dá)探測一輛新能源汽車的加速性能，在一條平直的水平公路上，他們以公路作為位移x軸，汽車的運動方向作為正方向.在汽車加速過程中，從某時刻（t=0）開始每隔1s測量一次汽車在公路上的位置，汽車可視為質(zhì)點，結(jié)果如下表所示.t/s0123456x/m04.5012.122.636.152.672.2（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以判定汽車在這段時間內(nèi)近似做勻加速運動，其加速度大小a=