實(shí)驗(yàn)一　研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)
主干梳理 對(duì)點(diǎn)激活
1．練習(xí)正確使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，學(xué)會(huì)利用打下點(diǎn)的紙帶研究物體的運(yùn)動(dòng)。2．掌握判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的方法(Δx＝aT2或v-t圖像)。3．測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。
1．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)作用：計(jì)時(shí)儀器，當(dāng)所用交流電源的頻率f＝50 Hz時(shí)，每隔0.02 s打一次點(diǎn)。(2)電源電壓：電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，工作電壓約為8 V的交流電源；電火花計(jì)時(shí)器，220 V交流電源。(3)處理紙帶數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)：計(jì)時(shí)點(diǎn)是指打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下的點(diǎn)。計(jì)數(shù)點(diǎn)是指測(cè)量和計(jì)算時(shí)在紙帶上所選取的點(diǎn)，要注意“每5個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”取點(diǎn)方法是一樣的，相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔均為0.1 s。
2．利用紙帶判斷物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的方法(1)沿直線運(yùn)動(dòng)的物體，若任意相等時(shí)間內(nèi)的位移相等，則物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)。(2)①沿直線運(yùn)動(dòng)的物體在連續(xù)相等時(shí)間T內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，且對(duì)任意時(shí)間間隔T均成立，則說(shuō)明物體在做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，且Δx＝aT2。②利用“平均速度法”確定多個(gè)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，作出物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像，若圖像是一條傾斜的直線，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)。注：對(duì)于一般的直線運(yùn)動(dòng)，由于與中間點(diǎn)相鄰的兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔很短，因此可以用該相鄰兩點(diǎn)間的平均速度表示該中間點(diǎn)的瞬時(shí)速度。
3．由紙帶計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度
(2)“邊緣點(diǎn)”的瞬時(shí)速度：所謂“邊緣點(diǎn)”，是指該點(diǎn)的一側(cè)沒(méi)有可用的數(shù)據(jù)，或雖有數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)無(wú)效，如圖乙中的A、F兩點(diǎn)?！斑吘夵c(diǎn)”的瞬時(shí)速度有以下幾種求法：①先求出加速度，然后根據(jù)vB＝vA＋aT求出A點(diǎn)瞬時(shí)速度，根據(jù)vF＝vE＋aT求出F點(diǎn)瞬時(shí)速度。②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)在相等的時(shí)間內(nèi)速度的變化量相等的特點(diǎn)，利用vB－vA＝vC－vB求出A點(diǎn)瞬時(shí)速度，同樣，利用vF－vE＝vE－vD求出F點(diǎn)的瞬時(shí)速度。
4．利用紙帶求物體加速度的兩種方法(1)逐差法②若題目給的是奇數(shù)段數(shù)據(jù)(一般是5段或7段)，一般舍去第一段，接著用如同①偶數(shù)段的方法求解。
電火花計(jì)時(shí)器(或電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)、一端附有滑輪的長(zhǎng)木板、小車(chē)、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、交流電源、復(fù)寫(xiě)紙片。
1．儀器安裝(1)把附有滑輪的長(zhǎng)木板放在實(shí)驗(yàn)桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板上沒(méi)有滑輪的一端，連接好電路。(2)把一條細(xì)繩的一端拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)滑輪，下端掛上合適的槽碼，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，并將紙帶的一端固定在小車(chē)的后面。實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示，放手后，看小車(chē)能否在木板上平穩(wěn)地加速滑行。
2．測(cè)量與記錄(1)把小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開(kāi)小車(chē)，讓小車(chē)拖著紙帶運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列的點(diǎn)，隨后立即關(guān)閉電源，換上新紙帶，重復(fù)三次。(2)從三條紙帶中選擇一條比較理想的，舍掉開(kāi)頭一些比較密集的點(diǎn)，從后邊便于測(cè)量的點(diǎn)開(kāi)始確定計(jì)數(shù)點(diǎn)，為了計(jì)算方便和減小誤差，通常用連續(xù)打點(diǎn)五次的時(shí)間作為時(shí)間單位，即T＝5×0.02 s＝0.1 s，如圖所示，正確使用毫米刻度尺測(cè)量并計(jì)算每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離。
(3)利用一段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于這段時(shí)間中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，求得計(jì)數(shù)點(diǎn)1、2、3、4、5的瞬時(shí)速度。(4)增減所掛槽碼數(shù)，或在小車(chē)上放置重物，再做兩次實(shí)驗(yàn)。
1．由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出v-t圖像根據(jù)表格中的v、t數(shù)據(jù)，在平面直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點(diǎn)，作一條直線，使同一次實(shí)驗(yàn)得到的各點(diǎn)盡量落到這條直線上，落不到直線上的點(diǎn)，應(yīng)均勻分布在直線的兩側(cè)，偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不要，如圖所示，這條直線就是本次實(shí)驗(yàn)的v-t圖像，它是一條傾斜的直線。因此小車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度就是v-t圖像的斜率。
1．偶然誤差(1)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間距測(cè)量有偶然誤差，故要多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，以盡量減小誤差。(2)用作圖法作圖時(shí)描點(diǎn)、畫(huà)線不準(zhǔn)確。為此在描點(diǎn)時(shí)最好用坐標(biāo)紙，在縱、橫軸上選取合適的單位長(zhǎng)度，用細(xì)鉛筆認(rèn)真描點(diǎn)。2．系統(tǒng)誤差(1)紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦不均勻、打點(diǎn)不穩(wěn)定引起誤差，所以安裝時(shí)紙帶、細(xì)繩要與長(zhǎng)木板平行，同時(shí)選擇符合要求的電壓及頻率的交流電源。(2)木板的粗糙程度并非完全相同，這樣測(cè)量得到的加速度是所測(cè)量段的平均加速度。對(duì)此可在木板上鋪一層白紙或換用氣墊導(dǎo)軌。
1．平行：紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行。2．靠近：釋放小車(chē)前，應(yīng)使小車(chē)停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的位置。3．先后順序：實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源，后釋放小車(chē)；實(shí)驗(yàn)后先斷開(kāi)電源，后取下紙帶。4．防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，防止槽碼落地、小車(chē)與滑輪碰撞。5．減小誤差：細(xì)繩另一端掛的槽碼個(gè)數(shù)要適當(dāng)，避免速度過(guò)大而使紙帶上打的點(diǎn)太少，或者速度太小，使紙帶上打的點(diǎn)過(guò)于密集。
6．紙帶選取：選擇一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，舍棄點(diǎn)密集部分，適當(dāng)選取計(jì)數(shù)點(diǎn)。7．準(zhǔn)確作圖：在坐標(biāo)紙上，縱、橫軸選取合適的單位長(zhǎng)度(避免所描點(diǎn)過(guò)密或過(guò)疏而導(dǎo)致誤差過(guò)大)，仔細(xì)描點(diǎn)連線，不能連成折線或曲線，應(yīng)作一條直線。
高考實(shí)驗(yàn)題一般源于教材而不拘泥于教材，常常在教材實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上創(chuàng)設(shè)新情景，從原理遷移和數(shù)據(jù)處理技巧方面進(jìn)行創(chuàng)新。因此，要在掌握基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上注意遷移創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，善于用教材中實(shí)驗(yàn)的原理、方法和技巧解決新問(wèn)題。
1．加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度→使長(zhǎng)木板傾斜靠重力沿斜面的分力獲得加速度；靠重力獲得加速度(自由落體法)；靠摩擦力獲得加速度(勻減速運(yùn)動(dòng))。
考點(diǎn)細(xì)研 悟法培優(yōu)
考點(diǎn)1　　實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟例1　(2020·江蘇省蘇錫常鎮(zhèn)四市高三(下)二模)某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)利用電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器做“測(cè)定勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度”的實(shí)驗(yàn)。裝置如圖甲所示，在調(diào)整好儀器后，正確操作得到點(diǎn)跡清晰的紙帶。
(1)關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是________________________。A．打點(diǎn)時(shí)先釋放紙帶再接通電源B．應(yīng)使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量C．應(yīng)消除小車(chē)和長(zhǎng)木板間的摩擦阻力的影響D．應(yīng)調(diào)整滑輪高度使連接小車(chē)的細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行
(2)如圖乙所示是某同學(xué)一次實(shí)驗(yàn)得到小車(chē)運(yùn)動(dòng)情況的紙帶，他進(jìn)行如下數(shù)據(jù)處理：在紙帶上連續(xù)選取六個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)A、B、C、D、E、F并測(cè)得A、C兩點(diǎn)間的距離為x1，B、D兩點(diǎn)間的距離為x2，已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用的交流電源的頻率為f，則打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下B點(diǎn)時(shí)小車(chē)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度大小vB＝__________；小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度a＝___________。(3)如圖丙、丁所示是兩位同學(xué)用同一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別作出的小車(chē)運(yùn)動(dòng)v-t圖像，你認(rèn)為作圖正確的是________________________。
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先接通電源待打點(diǎn)穩(wěn)定后，再釋放紙帶，故A錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量小車(chē)所受合力，則不需要使重物的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量，故B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)測(cè)定小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)的加速度，只要小車(chē)受到的作用力恒定即可，不需要消除小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦阻力的影響，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整滑輪高度使連接小車(chē)的細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行，以保證小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的合力不變，加速度不變，故D正確。(3)作圖時(shí)應(yīng)使盡可能多的點(diǎn)落在一條平滑的線上，使不能落在線上的點(diǎn)均勻分布在線的兩側(cè)，離線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍棄，故選丙。
[變式1]　(2021·河南省洛陽(yáng)市高三上第一次統(tǒng)考)研究小車(chē)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示，其中斜面傾角θ可調(diào)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作頻率為50 Hz。紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)的間距如圖乙所示，其中每相鄰兩點(diǎn)之間還有4個(gè)記錄點(diǎn)未畫(huà)出。
(1)部分實(shí)驗(yàn)步驟如下：A．測(cè)量完畢，關(guān)閉電源，取出紙帶B．接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作穩(wěn)定后放開(kāi)小車(chē)C．將小車(chē)?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，小車(chē)尾部與紙帶相連D．把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，讓紙帶穿過(guò)限位孔上述實(shí)驗(yàn)步驟的正確順序是：________(用字母填寫(xiě))。(2)圖乙中標(biāo)出的相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔T＝________ s。(3)計(jì)數(shù)點(diǎn)5對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度大小的計(jì)算式為v5＝________。(4)為了充分利用記錄數(shù)據(jù)，減小誤差，小車(chē)加速度大小的計(jì)算式應(yīng)為a＝________。
考點(diǎn)2　　數(shù)據(jù)處理和誤差分析例2　(2020·廣東省潮州市高三(下)二模)在做“研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)得到一條用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，如圖所示，各個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)已經(jīng)在紙帶上標(biāo)出，圖中每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接頻率f＝50 Hz的交流電源。
(1)該實(shí)驗(yàn)________平衡摩擦力，________滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量(選填“需要”或“不需要”)。(2)打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時(shí)紙帶的速度v6＝______________(用給定字母表示)。(3)物體的加速度為a＝________________(用給定字母表示)。(4)如果交變電流的頻率f>50 Hz，但當(dāng)時(shí)做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么測(cè)得的加速度值比真實(shí)值________(選填“偏大”或“偏小”)。
(1)本實(shí)驗(yàn)的目的是研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，即只需要測(cè)出木塊運(yùn)動(dòng)的加速度和速度，而不需要測(cè)出合力的大小，故不需要平衡摩擦力，也不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于木塊的質(zhì)量。
[變式2]　(2021·八省聯(lián)考福建卷)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)被譽(yù)為物理學(xué)史上最美實(shí)驗(yàn)之一。某研究小組嘗試使用等時(shí)性良好的“節(jié)拍法”來(lái)重現(xiàn)伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)，研究物體沿斜面運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)所用節(jié)拍的頻率是每秒2拍，實(shí)驗(yàn)裝置如圖a所示。在光滑傾斜的軌道上裝有若干可沿軌道移動(dòng)的框架，框架上懸掛輕薄小金屬片，滑塊下滑撞擊金屬片會(huì)發(fā)出“?！钡穆曇?金屬片對(duì)滑塊運(yùn)動(dòng)的影響可忽略)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①?gòu)哪澄恢?記為A0)靜止釋放滑塊，同時(shí)開(kāi)始計(jì)拍；調(diào)節(jié)框架的位置，使相鄰金屬片發(fā)出的“?！甭暻『瞄g隔1個(gè)拍，并標(biāo)記框架在軌道上的位置A1、A2、A3……；②測(cè)量A1、A2、A3……到A0的距離s1、s2、s3……如圖b所示。
答案　(1)2.25　(2)線性　(3)0.77
③將測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于下表，并將節(jié)拍數(shù)n轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)時(shí)間t的平方。(1)表格中“C”處的數(shù)據(jù)應(yīng)為_(kāi)_______；(2)由表中數(shù)據(jù)分析可得，s與t2成________關(guān)系(填“線性”或“非線性”)；(3)滑塊的加速度大小為_(kāi)___________m/s2(結(jié)果保留2位小數(shù))。
考點(diǎn)3　　實(shí)驗(yàn)拓展與創(chuàng)新例3　(2020·江蘇省鹽城市高三(下)三模)小華同學(xué)在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，選出了如圖甲所示的一條紙帶(每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源頻率為50 Hz。
(1)根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)，計(jì)算打E點(diǎn)時(shí)小車(chē)的瞬時(shí)速度并填入表中。
(2)小華同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖乙中畫(huà)出了小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像。請(qǐng)你根據(jù)v-t圖像，判斷小車(chē)做的是________。(填寫(xiě)序號(hào))A．勻速直線運(yùn)動(dòng) B．勻變速直線運(yùn)動(dòng)C．非勻變速直線運(yùn)動(dòng)
(3)小紅同學(xué)用以下方法繪制了小車(chē)運(yùn)動(dòng)的v-t圖像：第一，先把紙帶每隔0.1 s剪斷，得到若干短紙條；第二，再把這些紙條并排貼在一張紙上，使這些紙條下端對(duì)齊，作為時(shí)間坐標(biāo)軸，標(biāo)出時(shí)間；第三，將紙條上端中心連起來(lái)，于是得到v-t圖像。請(qǐng)回答這樣做________(選填“可行”或“不可行”)，簡(jiǎn)要說(shuō)明其理由：___________________________________________________________。
嘗試解答　(1)1.39 2 B (3)可行 見(jiàn)解析。(2)根據(jù)v-t圖像的斜率表示加速度，可知小車(chē)做的是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故選B。(3)該做法是可行的；因?yàn)榧魯嗟募垘?duì)應(yīng)的時(shí)間都是Δt＝0.1 s，即時(shí)間間隔Δt相等，所以紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶對(duì)應(yīng)的平均速度之比，而此段紙帶對(duì)應(yīng)的平均速度等于這段紙帶對(duì)應(yīng)的中間時(shí)刻的速度，即紙帶的長(zhǎng)度之比等于中間時(shí)刻速度之比，因此該做法是可行的。
[變式3]　(2021·八省聯(lián)考遼寧卷) 某興趣小組利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)測(cè)量重力加速度。鐵架臺(tái)豎直放置，上端固定電磁鐵M，A、B為位置可調(diào)節(jié)的光電門(mén)，均與數(shù)字計(jì)時(shí)器N相連。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①接通M的開(kāi)關(guān)，吸住小球；②將A固定在小球下方某一位置，調(diào)節(jié)B的位置并固定，測(cè)出A和B之間的距離h1；
③斷開(kāi)M的開(kāi)關(guān)，小球自由下落，記錄小球從A到B的時(shí)間，重復(fù)測(cè)量3次對(duì)應(yīng)于h1的時(shí)間，平均值為t1；④保持A位置不變而改變B的位置并固定，測(cè)出A和B之間的距離h2，重復(fù)測(cè)量3次對(duì)應(yīng)于h2的時(shí)間，平均值為t2。
完成下列問(wèn)題：(1)本實(shí)驗(yàn)所用器材有：鐵架臺(tái)、電源、電磁鐵、光電門(mén)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、小球和________(填入正確選項(xiàng)前的字母)。A．天平 B.刻度尺 C.游標(biāo)卡尺(2)重力加速度大小可表示為g＝________(用h1、t1、h2、t2表示)。(3)另一組同學(xué)也利用該裝置測(cè)量重力加速度，如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持B的位置不變而改變A的位置，那么該組同學(xué)________(填“能”或“不能”)正確測(cè)得重力加速度。
解析　(1)實(shí)驗(yàn)需要測(cè)量A和B之間的距離，所以需要用刻度尺。因?yàn)闆](méi)有記錄小球過(guò)光電門(mén)的時(shí)間，所以不需要測(cè)量小球直徑，故不需要用游標(biāo)卡尺；本實(shí)驗(yàn)不需要測(cè)量質(zhì)量，故不需要用天平。故選B。(3)逆過(guò)程分析，可看作小球以相同的速度從B處豎直上拋，同理亦可以測(cè)得重力加速度。
高考模擬 隨堂集訓(xùn)
答案　A　0.233　0.75
1．(2019·全國(guó)卷Ⅰ)某小組利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器對(duì)物塊沿傾斜的長(zhǎng)木板加速下滑時(shí)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行探究。物塊拖動(dòng)紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電的頻率為50 Hz，紙帶上標(biāo)出的每?jī)蓚€(gè)相鄰點(diǎn)之間還有4個(gè)打出的點(diǎn)未畫(huà)出。在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器最先打出的是________點(diǎn)。在打出C點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為_(kāi)_______ m/s(保留三位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為_(kāi)_______ m/s2(保留兩位有效數(shù)字)。
2．(2019·全國(guó)卷Ⅲ)甲乙兩位同學(xué)設(shè)計(jì)了利用數(shù)碼相機(jī)的連拍功能測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中，甲同學(xué)負(fù)責(zé)釋放金屬小球，乙同學(xué)負(fù)責(zé)在小球自由下落的時(shí)候拍照。已知相機(jī)每間隔0.1 s拍1幅照片。(1)若要從拍得的照片中獲取必要的信息，在此實(shí)驗(yàn)中還必須使用的器材是________。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．米尺 B.秒表 C.光電門(mén) D.天平(2)簡(jiǎn)述你選擇的器材在本實(shí)驗(yàn)中的使用方法。答：_____________ ________________________________________________________。(3)實(shí)驗(yàn)中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，則該地的重力加速度大小為g＝________ m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)
答案　(1)A(2)將米尺豎直放置，使小球下落時(shí)盡量靠近米尺(3)9.7
解析　(1)利用頻閃照片測(cè)重力加速度時(shí)需要測(cè)量小球下落的距離，因此實(shí)驗(yàn)中還必須使用米尺，A正確。(2)將米尺豎直放置，小球靠近米尺下落，從照片上直接讀出小球下落的距離。
3．(2017·全國(guó)卷Ⅰ)某探究小組為了研究小車(chē)在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車(chē)旁，如圖a所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車(chē)。在小車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖b記錄了桌面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。(已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴)
(1)由圖b可知，小車(chē)在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運(yùn)動(dòng)的。(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖b的數(shù)據(jù)判斷出小車(chē)做勻變速運(yùn)動(dòng)。小車(chē)運(yùn)動(dòng)到圖b中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為_(kāi)_______ m/s，加速度大小為_(kāi)_______ m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)
答案　(1)從右向左　(2)0.19　0.039
解析　(1)小車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)由于摩擦力的作用，速度逐漸減小，滴水計(jì)時(shí)器滴下水滴的間距逐漸變小，因此小車(chē)從右向左運(yùn)動(dòng)。
4．(2017·全國(guó)卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長(zhǎng)度不同的矩形擋光片、光電計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下：①如圖a，將光電門(mén)固定在斜面下端附近：將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬?duì)于斜面的位置，令滑塊從斜面上方由靜止開(kāi)始下滑；
②當(dāng)滑塊上的擋光片經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)，用光電計(jì)時(shí)器測(cè)得光線被擋光片遮住的時(shí)間Δt；③用Δs表示擋光片沿運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度(如圖b所示)，表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出；④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中位置相同，令滑塊由靜止開(kāi)始下滑，重復(fù)步驟②③；⑤多次重復(fù)步驟④；
⑥利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出-Δt圖，如圖c所示。
完成下列填空：(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達(dá)光電門(mén)時(shí)滑塊的瞬時(shí)速度大小，則與vA、a和Δt的關(guān)系式為＝________。(2)由圖c可求得，vA＝________ cm/s，a＝________ cm/s2。(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
5．(2021·八省聯(lián)考湖南卷)某同學(xué)利用滑塊在氣墊導(dǎo)軌上的運(yùn)動(dòng)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖a所示，所用器材包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊(上方安裝有寬度為d的遮光片)、數(shù)字計(jì)時(shí)器、光電門(mén)等。導(dǎo)軌下方兩支點(diǎn)間的距離為l。實(shí)驗(yàn)步驟如下：
(1)開(kāi)動(dòng)氣泵，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌，輕推滑塊，當(dāng)光電門(mén)A記錄的遮光時(shí)間________(填“大于”“小于”或“等于”)光電門(mén)B記錄的遮光時(shí)間時(shí)，可認(rèn)為氣墊導(dǎo)軌水平；(2)用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光片寬度d。如圖b所示，d＝________ cm；(3)在導(dǎo)軌左支點(diǎn)下加一高度為h的墊塊，讓滑塊從導(dǎo)軌頂端滑下，記錄遮光片經(jīng)過(guò)A、B兩處光電門(mén)的遮光時(shí)間Δt1、Δt2及遮光片從A運(yùn)動(dòng)到B所用的時(shí)間t12，可求出重力加速度g＝____________________(用題中給出的物理量符號(hào)表示)；(4)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重力加速度的測(cè)量值比該地的實(shí)際值偏小，寫(xiě)出一條產(chǎn)生這一結(jié)果的可能原因：____________________________。
解析　(1)調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌水平后，輕推滑塊，滑塊能在導(dǎo)軌上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則滑塊通過(guò)兩光電門(mén)的時(shí)間應(yīng)相等。(2)50分度游標(biāo)卡尺的精確度為0.02 mm，則遮光片寬度為d＝3 mm＋2×0.02 mm＝3.04 mm＝0.304 cm。(4)根據(jù)重力加速度的測(cè)量公式，測(cè)量值偏小，可能的原因有：測(cè)量的遮光片寬度d偏小，測(cè)量的運(yùn)動(dòng)時(shí)間偏大，氣墊導(dǎo)軌未調(diào)水平等。

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