資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
專題04 實(shí)驗(yàn)一 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律
【考情分析】
考情分析 考題統(tǒng)計(jì)
新高考會(huì)更加重視探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律，還原教材，此實(shí)驗(yàn)必定更具有真實(shí)性、探究性和開放性。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)也將成為以后高考的熱門考向，2025年考生在學(xué)習(xí)探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的同時(shí)，不要忽略對(duì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的探索，既要重視小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)，而且不能忽略對(duì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的探索。 2023·全國(guó)·高考真題物理試題2023·浙江·高考真題物理試題2022·浙江·高考真題物理試題2022·全國(guó)·高考真題物理試題2021·天津·高考真題物理試題
【網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)】
【考點(diǎn)梳理】
考法1 基本實(shí)驗(yàn)要求
一、實(shí)驗(yàn)器材
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、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。
二、實(shí)驗(yàn)原理
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1. 按照如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端，接好電源；
2. 把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過(guò)滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面；
3. 把小車停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小車；
4. 小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開電源，取下紙帶；
5. 換紙帶重復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析.
四、注意事項(xiàng)
1. 平行：紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行.
2. 兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶.
3. 防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，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(zhǎng)度的測(cè)量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出6～7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.
誤差來(lái)源及分析分析
（1）交流電頻率變化引起的誤差
交流電源的頻率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),打點(diǎn)周期會(huì)隨之變化.頻率升高時(shí),打點(diǎn)周期減小,由于計(jì)算時(shí)仍按照原打點(diǎn)周期值,各點(diǎn)的瞬時(shí)速度的測(cè)量值將偏小,加速度的測(cè)量也會(huì)偏小值
(2)位移的測(cè)量引起誤差
如果各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移較小或相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之問(wèn)的位移之差較小，位移測(cè)量的相對(duì)誤差就會(huì)較大，從而導(dǎo)致速度和加速度的測(cè)量誤差較大.
考法2 數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法
一、數(shù)據(jù)處理
1. 目的
通過(guò)紙帶求解運(yùn)動(dòng)的加速度和瞬時(shí)速度，確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)等.
2. 方法
（1）分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)——測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)距離之差，看其是否為常數(shù)，從而確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì).
（2）利用逐差法求解平均加速度
a1＝，a2＝，a3＝ a＝＝
（3）利用平均速度求瞬時(shí)速度：vn＝＝
（4）利用速度—時(shí)間圖象求加速度
①作出速度—時(shí)間圖象，通過(guò)圖象的斜率求解物體的加速度；
②剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度.
二、依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
1. x1、x2、x3…xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離；
2. Δx是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….
3. T是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：T＝0.02n(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，n為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間計(jì)時(shí)點(diǎn)的間隔數(shù))；
4. Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等。
考法3 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)
1、實(shí)驗(yàn)器村的創(chuàng)新
1. 當(dāng)提供光電門和刻度尺，我們可以測(cè)出遮光片的寬度d，借助求出物體通過(guò)光電門的速度，再由，測(cè)出物體的加速度。
2. 當(dāng)提供閃光照相機(jī)和刻度尺，我們可以用處理紙帶的方法，求出物體的瞬時(shí)速度及物體的加速度。
2、數(shù)據(jù)處理方法的創(chuàng)新
如果測(cè)得物體運(yùn)動(dòng)的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間可分兩種情況考查，是初速度為零,則，因此作出圖像；二是物體的初速度不為零，則，可得，因此作出圖像兩種情況下，此兩種情況圖像斜率的2倍即為物體的加速度。
【題型過(guò)關(guān)練】
題型 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律
1．（1）某興趣小組先借助光電門，利用如圖甲所示的裝置來(lái)測(cè)量物體的速度，具體操作如下。
①將鐵架臺(tái)豎直放置在水平桌面上，上端固定電磁鐵，在電磁鐵下方固定一個(gè)位置可上下調(diào)節(jié)的光電門；
②先用刻度尺測(cè)量小球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則　12.5　；
③閉合控制電磁鐵的開關(guān)，吸住小球，測(cè)出小球與光電門之間的高度差；斷開開關(guān)，小球自由下落，記錄小球通過(guò)光電門的擋光時(shí)間。則小球通過(guò)光電門時(shí)的速度大小　　（用題中所給物理量的符號(hào)表示）。
（2）該興趣小組再借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，利用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮　Ｏ葘⒋螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源開關(guān)，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，使質(zhì)量的重錘帶動(dòng)紙帶由靜止開始自由下落，得到的一條清晰的紙帶如圖丁所示，請(qǐng)完成以下內(nèi)容：
①紙帶的 　　（選填“左端”或“右端” 與重錘相連；
②在如圖丁所示的紙帶中，每間隔一個(gè)點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，，，，，。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取　。ㄓ?jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字），試分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的誤差可能來(lái)源于 　　（至少寫一條原因）。
【答案】（1）12.5；；（2）①左端；②9.62，空氣阻力、紙帶摩擦等。
【解答】解：（1）②刻度尺的最小分度值為，則小球的直徑為
③斷開開關(guān)，小球自由下落，記錄小球通過(guò)光電門的擋光時(shí)間，小球通過(guò)光電門時(shí)的時(shí)間極短，可視為勻速直線運(yùn)動(dòng)，則小球通過(guò)光電門時(shí)的速度大小為
（2）①重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)，下落的越來(lái)越快，相同時(shí)間內(nèi)的距離越來(lái)越大，則紙帶的左端與重錘相連。
②相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為
則由勻變速直線運(yùn)動(dòng)在相等時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差是定值可得
代入數(shù)據(jù)解得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?br/>實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生誤差的來(lái)源為空氣阻力、紙帶摩擦等影響。
故答案為：（1）12.5；；（2）①左端；②9.62，空氣阻力、紙帶摩擦等。
2．在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，圖示紙帶記錄的是小車的運(yùn)動(dòng)情況，、、、、為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔，電源銘牌顯示該電源頻率為（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。
（1）打下紙帶上點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為 　0.85　。
（2）小車的加速度大小為 　　。
（3）若電源實(shí)際頻率低于，計(jì)算時(shí)仍按照計(jì)算，則加速度大小的測(cè)量值比真實(shí)值 　　（選填“偏大”或“偏小”、“不變” 。
【答案】（1）0.85；（2）2.5；（3）偏大。
【解答】解：（1）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻速度等于該段過(guò)程的均平速度，則打下紙帶上點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為
（2）根據(jù)逐差法可得小車的加速度大小為
（3）若電源實(shí)際頻率低于，計(jì)算時(shí)仍按照計(jì)算，則代入計(jì)算的時(shí)間偏小，加速度大小的測(cè)量值比真實(shí)值偏大。
故答案為：（1）0.85；（2）2.5；（3）偏大。
3．小張同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，所選打點(diǎn)計(jì)時(shí)器如圖乙所示。
（1）圖乙中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的電源為 　　（選填“”或“” 交變電源；
（2）下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)說(shuō)法正確的是 　　；
．先打開電源后釋放紙帶
．紙帶上打點(diǎn)越密集的地方速度越大
．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要補(bǔ)償小車受到的阻力
．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測(cè)量點(diǎn)跡距離的儀器
（3）該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后，在紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共有、、、、、、等7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)的間距如圖所示。根據(jù)圖丙紙帶的數(shù)據(jù)可以求出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)時(shí)小車的速度為 　　，小車的加速度大小為 　　；（保留2位小數(shù)）
（4）小陳同學(xué)想利用圖甲裝置，通過(guò)墊高軌道一端補(bǔ)償阻力后驗(yàn)證小車和鉤碼的機(jī)械能是否守恒，他的做法 　　 “可行”或“不可行” 。
【答案】（1）；（2）；（3）0.82；1.56；（4）不可行。
【解答】解：（1）圖乙中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器為電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，需接交變電流。
（2）．實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)先打開電源，等打點(diǎn)穩(wěn)定后釋放紙帶，故正確；
．紙帶上打點(diǎn)密集與打點(diǎn)稀疏相比，說(shuō)明在相同時(shí)間內(nèi)小車的位移更小，取紙帶上打點(diǎn)密集的地方速度小，故錯(cuò)誤；
．該實(shí)驗(yàn)不需要平衡阻力，阻力對(duì)研究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律無(wú)影響，故正確；
．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測(cè)量時(shí)間的儀器，故錯(cuò)誤。
故選：。
（3）相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為
根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，點(diǎn)的速度為
代入數(shù)據(jù)解得
根據(jù)逐差法，小車的加速度為
代入數(shù)據(jù)解得
（4）墊高軌道一端補(bǔ)償阻力后，系統(tǒng)存在摩擦力做功，機(jī)械能不守恒，所以不可行。
故答案為：（1）；（2）；（3）0.82；1.56；（4）不可行。
4．某同學(xué)在用下面裝置做力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)裝置也可以用來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣群托≤嚺c桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)器材有可裝填細(xì)砂的小車，細(xì)砂，一端帶有定滑輪的平直軌道，細(xì)線，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，頻率為的交流電源，刻度尺，多個(gè)質(zhì)量相同的槽碼。
（1）實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上，另一端懸掛1個(gè)槽碼，調(diào)整小車中細(xì)砂的質(zhì)量，用手輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列等間距的點(diǎn)，表明小車沿軌道勻速運(yùn)動(dòng)；
②保持小車中細(xì)砂質(zhì)量不變，增加1個(gè)槽碼（即細(xì)線下端懸掛2個(gè)槽碼），讓小車拖著紙帶沿軌道運(yùn)動(dòng)，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度；
③增加細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟②；
④以②③中增加的槽碼個(gè)數(shù)的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作關(guān)系圖線。
（2）在進(jìn)行步驟①時(shí)，需要調(diào)整小車中細(xì)砂的質(zhì)量，若某次調(diào)整過(guò)程中打出的紙帶如圖乙所示（紙帶上的點(diǎn)由左至右依次打出），則應(yīng)對(duì)小車 　添加　（填“添加”或“減少” 細(xì)砂；
（3）某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖丙所示的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，則加速度大小　　（保留三位有效數(shù)字）；
（4）測(cè)得關(guān)系圖線的斜率為，縱軸截距為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取　。瑒?dòng)摩擦因數(shù)　　。（結(jié)果用、表示）
【答案】（2）添加；（3）1.90；（4）；。
【解答】解：（2）根據(jù)圖乙，小車做加速運(yùn)動(dòng)；小車在水平方向受拉力和摩擦力作用，以小車和槽碼整體為研究對(duì)象；
根據(jù)牛頓第二定律
要使加速度為零，應(yīng)增加小車質(zhì)量，即向小車添加細(xì)砂；
（3）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔
根據(jù)逐差法，加速度
代入數(shù)據(jù)解得加速度為
（4）平衡摩擦力時(shí)
增加個(gè)槽碼時(shí)，以小車和槽碼整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律
變形得
圖像的縱截距
當(dāng)?shù)刂亓铀俣?br/>圖像的斜率
解得
因此動(dòng)摩擦因數(shù)
故答案為：（2）添加；（3）1.90；（4）；。
5．請(qǐng)使用下列器材測(cè)量小車質(zhì)量
小車、一端帶有定滑輪的平直軌道、墊塊、細(xì)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、頻率為的交流電源、直尺、質(zhì)量均為的7個(gè)槽碼。
（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：
ⅰ．按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上，另一端懸掛著7個(gè)槽碼。改變軌道的傾角，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列 　距離相等　的點(diǎn)，表明小車沿傾斜軌道勻速下滑；
ⅱ．保持軌道傾角不變，取下1個(gè)槽碼（即細(xì)線下端懸掛6個(gè)槽碼），讓小車拖著紙帶沿軌道下滑，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度；
ⅲ．依次減少細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟ⅱ；
ⅳ．以取下槽碼的總個(gè)數(shù)的倒數(shù)為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，作出圖像。
（2）已知重力加速度大小，計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字，請(qǐng)完成下列填空：
①下列說(shuō)法正確的是 　　；
．接通電源后，再將小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放
．小車下滑時(shí)，位于定滑輪和小車之間的細(xì)線應(yīng)始終跟傾斜軌道保持平行
．實(shí)驗(yàn)中必須保證細(xì)線下端懸掛槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
．若細(xì)線下端懸掛著2個(gè)槽碼，則小車在下滑過(guò)程中受到的合外力大小為
②若某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖乙所示的紙帶，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則加速度大小　　；在打“7”點(diǎn)時(shí)小車的速度大小　　；
③寫出隨變化的關(guān)系式 　　（用，，，，表示）；
④測(cè)得關(guān)系圖線的斜率為，則小車質(zhì)量　　。
【答案】（1）距離相等；（2）①；②1.12；1.02；③；④0.42。
【解答】解：（1）小車沿傾斜軌道勻速下滑，小車在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程相等，因此相鄰點(diǎn)跡之間的距離相等，即紙帶上打出一系列距離相等的點(diǎn)；
（2）①．為了充分利用紙帶，先接通電源后，再將小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放，故正確；
．為了保證小車所受的合力沿斜面方向，小車下滑時(shí)，位于定滑輪和小車之間的細(xì)線應(yīng)始終跟傾斜軌道保持平行，故正確；
．小車沿傾斜軌道勻速下滑，根據(jù)平衡條件，對(duì)槽碼
對(duì)小車
聯(lián)立解得摩擦力
實(shí)驗(yàn)中，不需要保證細(xì)線下端懸掛槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量；
若細(xì)線下端懸掛著2個(gè)槽碼，設(shè)加速度為
對(duì)槽碼，根據(jù)牛頓第二定律
得
對(duì)小車
綜上分析，故錯(cuò)誤。
故選：。
②相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔
根據(jù)逐差法，加速度
根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，打“6”點(diǎn)時(shí)小車的速度大小
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，打下“7”點(diǎn)的瞬時(shí)速度
③若細(xì)線下端懸掛著個(gè)槽碼，設(shè)加速度為
對(duì)槽碼，根據(jù)牛頓第二定律，其中
對(duì)小車，根據(jù)牛頓第二定律
聯(lián)立解得
④函數(shù)的斜率
代入數(shù)據(jù)解得。
故答案為：（1）距離相等；（2）①；②1.12；1.02；③；④0.42。
6．某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量小車質(zhì)量。使用器材有小車、一端帶有定滑輪的平直軌道、墊塊、細(xì)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、頻率為的交流電源、直尺及6個(gè)槽碼，每個(gè)槽碼的質(zhì)量均為。
（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖（a）安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上，另一端懸掛著6個(gè)槽碼。改變軌道的傾角，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列均勻的點(diǎn)，表明小車沿傾斜軌道勻速下滑；
②保持軌道傾角不變，取下1個(gè)槽碼（即細(xì)線下端懸掛5個(gè)槽碼），讓小車拖著紙帶沿軌道下滑，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度；
③依次減少細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟②；
④以取下槽碼的總個(gè)數(shù)的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，作出關(guān)系圖線。
（2）請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
①下列說(shuō)法正確的是 　　。
接通電源后，再將小車從靠近打點(diǎn)器處釋放
小車下滑時(shí)，位于定滑輪和小車之間的細(xì)線應(yīng)始終跟傾斜軌道保持平行
實(shí)驗(yàn)中必須保證細(xì)線下端懸掛槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
若細(xì)線下端懸掛著2個(gè)槽碼，則小車在下滑過(guò)程中受到的合外力大小為
②某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖（b）的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則小車加速度大小　　。計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
③寫出隨變化的關(guān)系式　　（用、、、、表示）。
④測(cè)得關(guān)系圖線的斜率為，則小車質(zhì)量　　（取重力加速度大小，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
【答案】（2）①； ②0.82；③；④0.136。
【解答】解：（2）①．先接通電源，后釋放小車，小車應(yīng)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放，故正確；
．小車下滑時(shí)，為了使繩子的拉力沿斜面方向，應(yīng)使細(xì)線始終與軌道平行，故正確；
．根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理可知，軌道不需要光滑，故錯(cuò)誤；
．懸掛著6個(gè)槽碼時(shí)，小車勻速下滑，則
若細(xì)線下端懸掛著2個(gè)槽碼，小車加速下滑，設(shè)繩子的拉力為；
根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)槽碼
對(duì)小車
槽碼加速上升時(shí)，所以小車下滑過(guò)程中受到的合外力小于，故錯(cuò)誤。
故選：。
②相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為
根據(jù)逐差法，加速度為
代入數(shù)據(jù)解得
③對(duì)小車，勻速時(shí)有
減小個(gè)槽碼后，對(duì)小車
對(duì)槽碼有
聯(lián)立可得
④圖像的斜率
代入數(shù)據(jù)解得。
故答案為：（2）①； ②0.82；③；④0.136。
7．實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置探究“小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為。
（1）下列說(shuō)法中正確的有 　　。（填選項(xiàng)前的字母）
實(shí)驗(yàn)操作前，不需要平衡摩擦力
應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定打點(diǎn)后再釋放小車
必須選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，而且應(yīng)以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打下的第一個(gè)點(diǎn)作為第1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出圖像，圖像為傾斜直線，其傾角的正切值即可表示小車的加速度大小
（2）規(guī)范操作后，得到一條紙帶，以紙帶上能夠看清的某個(gè)點(diǎn)作為0點(diǎn)，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0點(diǎn)的距離，如圖2所示，則紙帶上打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)的小車速度大小　　。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（3）利用各計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)算得到的速度作出小車運(yùn)動(dòng)的圖像，得到一條傾斜的直線，說(shuō)明小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小　　。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
【答案】（1）；（2）0.504；1.50。
【解答】解：（1）本實(shí)驗(yàn)探究的是小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律，不需要用鉤碼的重力代替繩子的拉力，因此不需要平衡摩擦力，故正確；
為了充分利用紙帶，應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定打點(diǎn)后再釋放小車，故正確；
必須選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，但不一定要以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打下的第一個(gè)點(diǎn)作為第1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，故錯(cuò)誤；
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出圖像，圖像為傾斜直線，當(dāng)橫、縱坐標(biāo)取不同的標(biāo)度時(shí)，其傾角不同，傾角的正切值也不同，因此不能用傾角的正切值表示小車的加速度大小，故錯(cuò)誤。
故選：。
（2）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為
根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度，打下2點(diǎn)的瞬時(shí)速度
（3）根據(jù)逐差法，加速度
代入數(shù)據(jù)解得加速度。
故答案為：（1）；（2）0.504；1.50。
8．高一年級(jí)某班的同學(xué)們充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，采用不同的實(shí)驗(yàn)裝置和方法研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
（1）第一小組利用打點(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，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)未畫出，在、、、、五個(gè)點(diǎn)中，、兩點(diǎn)的間距是 　9.30　；在打出點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為 　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；物塊下滑的加速度大小為 　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
（2）第二小組利用如圖甲所示裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
①實(shí)驗(yàn)時(shí)必要的措施是 　　。
．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行
．先接通電源再釋放小車
．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量
．平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力
②某次實(shí)驗(yàn)通過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶的一部分如圖乙所示，圖中、、、、為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源頻率為。分別測(cè)出點(diǎn)到、、、點(diǎn)之間的距離為、、、，以點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，算出小車位移與對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比值，并作出圖像如圖丙所示。由圖丙求出小車加速度　　，打點(diǎn)時(shí)小車的速度　　。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
【答案】（1）9.30，0.23，0.73；（2），5.0，0.40。
【解答】解：（1）刻度尺的分度值是，則讀數(shù)為。
由于每?jī)蓚€(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于這段時(shí)間內(nèi)的平均速度知
由圖得點(diǎn)的讀數(shù)為。由逐差法得
（2）．為了使小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行，故正確；
．先接通電源再釋放小車，以充分利用紙帶，故正確；
．此實(shí)驗(yàn)中小車做勻加速運(yùn)動(dòng)即可，沒必要使得小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，也沒必要平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力，故錯(cuò)誤。
故選：。
由得
結(jié)合圖得
，
解得
故答案為：（1）9.30，0.23，0.73；（2），5.0，0.40。
9．某同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。安裝好器材后，接通電源，釋放小車，打出一條紙帶。舍去開始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中0、1、點(diǎn)所示。
（1）實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、長(zhǎng)木板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的器材中，還必須使用的有 　　；
．電壓合適的交流電源
．電壓可調(diào)的直流電源
．刻度尺
．秒表
．天平
（2）某同學(xué)計(jì)算出打下1、2、3、4、5這五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度，并在圖3上畫出坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)幫助他計(jì)算打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時(shí)小車的速度　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；
（3）根據(jù)圖3，測(cè)得小車的加速度　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
（4）某同學(xué)把這條紙帶每隔剪斷，得到若干短紙條，測(cè)得長(zhǎng)度依次為，，，。
再把這些紙條并排貼在一張紙上。如圖4所示，使這些紙條的下端對(duì)齊，作為時(shí)間軸，并以紙帶的寬度代表的時(shí)間間隔。這些短紙條上端的中心點(diǎn)近似在一條直線上，該同學(xué)把它們連接起來(lái)作出圖線①。若將圖線①轉(zhuǎn)化為小車的圖象。則圖4中為時(shí)小車的瞬時(shí)速度，其值可表示為 　　（用題中的字母表示）。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)每段短紙條上的第2個(gè)點(diǎn)，也近似在同一條直線上，如圖線②所示。若測(cè)得圖線②的斜率為，則小車加速度　　（用表示）。
【答案】（1）；（2）0.57；（3）0.43；（4）；
【解答】解：（1）必須使用電壓合適的交流電源給打點(diǎn)計(jì)時(shí)器供電，需要用刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的距離，故正確，錯(cuò)誤；
故選：。
（2）因電源頻率為，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，故相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為，則打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時(shí)小車的速度為：
（3）根據(jù)加速度的定義式可知小車的加速度為：
（4）因?yàn)榧魯嗟募垘玫臅r(shí)間都是，即時(shí)間相等，所以紙帶的長(zhǎng)度之比等于此段紙帶的平均速度之比，而此段紙帶的平均速度等于這段紙帶中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，即紙帶的高度之比等于中間時(shí)刻瞬時(shí)速度之比。則圖4中縱坐標(biāo)位置標(biāo)出的速度值為：
圖線的斜率表示加速度，可知小車加速度與斜率的關(guān)系式為：
。
故答案為：（1）；（2）0.57；（3）0.43；（4）；
10．某同學(xué)利用圖甲所示的裝置研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)時(shí)將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在周期的交流電源上，實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖乙所示。
（1）本實(shí)驗(yàn)中不必要的措施是 　　（多選）。
．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行
．先接通電源再釋放小車
．必須要將木板傾斜一定角度以平衡小車所受的阻力
．懸掛的鉤碼質(zhì)量必須遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量
（2）圖乙紙帶上的、、、、、、為依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出），則打下點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度　　；充分利用圖乙紙帶中的數(shù)據(jù)以減小誤差，小車加速度的計(jì)算式應(yīng)為　　。（用周期及圖乙中的物理量表示）
（3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么該同學(xué)測(cè)得的加速度與真實(shí)值相比 　　（選填“偏大”、“偏小”或“不變” 。
【答案】（1）；（2）；；（3）偏小。
【解答】解：（1）．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行，選項(xiàng)正確，不符合題意；
．先接通電源再釋放小車，選項(xiàng)正確，不符合題意；
．該實(shí)驗(yàn)只需小車能做加速運(yùn)動(dòng)即可，不需要平衡小車所受的阻力，也不需要懸掛的鉤碼質(zhì)量必須遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，選項(xiàng)錯(cuò)誤，符合題意；
故選。
（2）打下點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度
小車加速度的計(jì)算式應(yīng)為
（3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是，則打點(diǎn)周期偏小，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，仍用計(jì)算，根據(jù)，那么該同學(xué)測(cè)得的加速度與真實(shí)值相比偏小。
故答案為：（1）；（2）；；（3）偏小。
【真題演練】
一．實(shí)驗(yàn)題（共7小題）
1．（2023 甲卷）某同學(xué)利用如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖（b）所示。
（1）已知打出圖（b）中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為。以打出點(diǎn)時(shí)小車位置為初始位置，將打出、、、、各點(diǎn)時(shí)小車的位移△填到表中，小車發(fā)生相應(yīng)位移所用時(shí)間和平均速度分別為△和。表中△　24.00　，　　。
位移區(qū)間
△ 6.60 14.60 △ 34.90 47.30
66.0 73.0 87.3 94.6
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度隨時(shí)間△的變化關(guān)系，如圖（c）所示。在答題卡上的圖中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。
（3）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小車運(yùn)動(dòng)的△圖線可視為一條直線，此直線用方程△ 表示，其中　　，　　。（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）
（4）根據(jù)（3）中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，得到打出點(diǎn)時(shí)小車速度大小　　，小車的加速度大小　　。（結(jié)果用字母、表示）
【答案】（1）24.00，80.0；（2）見解析；（3）70.0，59.0；（4），。
【解答】解：（1）由圖（b）得，△
段的平均速度
（2）如圖
（3）在△圖像中，將點(diǎn)跡用直線連接，如圖：
由圖像得：
（4）小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移—時(shí)間公式得：
整理得：，
即：
則打出點(diǎn)時(shí)小車速度大小
小車的加速度大小為
故答案為：（1）24.00，80.0；（2）見解析；（3）70.0，59.0；（4），。
2．（2023 浙江）（1）在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。
①需要的實(shí)驗(yàn)操作有 　　。
．調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行
．傾斜軌道以補(bǔ)償阻力
．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放
．先接通電源再釋放小車
②經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為 　　。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為 　　（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
（2）“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。
①采用的實(shí)驗(yàn)方法是 　　。
．控制變量法
．等效法
．模擬法
②在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的 　　之比（選填“線速度大小”、“角速度平方”或“周期平方” ；在加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄過(guò)程中，左右標(biāo)尺露出紅白相間等分標(biāo)記的比值 　　（選填“不變”、“變大”或“變小” 。
【答案】（1）①；②2.74，1.47；（2）①；②角速度平方，不變。
【解答】解：（1）①、為使小車能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，必須使小車受到的合力恒定，調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線應(yīng)與軌道平行，故正確；
、探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律，與小車是否受到阻力沒有關(guān)系，所以不需傾斜軌道以補(bǔ)償阻力，故錯(cuò)誤；
、為提高紙帶的利用率，小車應(yīng)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放，故正確；
、實(shí)驗(yàn)中為了在紙帶上打出更多的點(diǎn)，為了打點(diǎn)的穩(wěn)定，具體操作中要求先接通電源再釋放小車，故正確。
故選：。
②刻度尺為毫米刻度尺，分度值為，由圖得，計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為；
打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，打點(diǎn)周期
打計(jì)數(shù)點(diǎn)2的時(shí)刻是1到3的中間時(shí)刻，中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度等于平均速度，設(shè)則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為
（2）①本實(shí)驗(yàn)通過(guò)控制一些物理量不變，來(lái)研究其他物理量之間的關(guān)系，采用了控制變量法，故正確，錯(cuò)誤。
故選：。
②左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的向心力之比，根據(jù)向心力公式得：
在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，向心力之比應(yīng)等于角速度平方之比；
在加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄過(guò)程中，左右標(biāo)尺露出紅白相間等分標(biāo)記的比值不變。
故答案為：（1）①；②2.74，1.47；（2）①；②角速度平方，不變。
3．（2022 江蘇）小明利用手機(jī)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖1所示，他將一根木條平放在樓梯臺(tái)階邊緣，小球放置在木條上，打開手機(jī)的“聲學(xué)秒表”軟件，用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開后，小球下落撞擊地面，手機(jī)接收到鋼尺的擊打聲開始計(jì)時(shí)，接收到小球落地的撞擊聲停止計(jì)時(shí)，記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時(shí)間間隔．多次測(cè)量不同臺(tái)階距離地面的高度及對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔．
（1）現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)選用 　　．
．鋼球
．乒乓球
．橡膠球
（2）用分度值為的刻度尺測(cè)量某級(jí)臺(tái)階高度的示數(shù)如圖2所示，則　　．
（3）作出圖線，如圖3所示，則可得到重力加速度　　．
（4）在圖1中，將手機(jī)放在木條與地面間的中點(diǎn)附近進(jìn)行測(cè)量．若將手機(jī)放在地面點(diǎn)，設(shè)聲速為，考慮擊打聲的傳播時(shí)間，則小球下落時(shí)間可表示為　　（用、和表示）．
（5）有同學(xué)認(rèn)為，小明在實(shí)驗(yàn)中未考慮木條厚度，用圖像法計(jì)算的重力加速度必然有偏差．請(qǐng)判斷該觀點(diǎn)是否正確，簡(jiǎn)要說(shuō)明理由．
【答案】（1）；（2）61.20；（3）9.31；（4）；（5）小明的觀點(diǎn)不正確，考慮木條厚度圖象的斜率不變，重力加速的測(cè)量值不受影響。
【解答】解：（1）為減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，應(yīng)選擇質(zhì)量大而體積小的球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，故選。
（2）刻度尺的分度值是，由圖示刻度尺可知，
（3）小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，位移，整理得：
則圖像的斜率
（4）將手機(jī)放在地面點(diǎn)時(shí)，打擊木條的聲音傳到手機(jī)處的時(shí)間與小球落地時(shí)的聲音傳到手機(jī)的時(shí)間相等，此時(shí)所測(cè)時(shí)間等于小球做自由落體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，手機(jī)放在地面上時(shí)，打擊木條的聲音傳到手機(jī)需要的時(shí)間，掌握小球的下落時(shí)間
（5）設(shè)木條的厚度為，小球下落過(guò)程位移：，整理得：，圖象的斜率，應(yīng)用圖象法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，木條的厚度對(duì)實(shí)驗(yàn)沒有影響。
故答案為：（1）；（2）61.20；（3）9.31；（4）；（5）小明的觀點(diǎn)不正確，考慮木條厚度圖象的斜率不變，重力加速的測(cè)量值不受影響。
4．（2022 浙江）（1）①“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，長(zhǎng)木板水平放置，細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計(jì)數(shù)點(diǎn)為位移測(cè)量起點(diǎn)和計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車位移大小為 　6.21　。由圖3中小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為 　　（保留兩位有效數(shù)字）。
②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需調(diào)整的是 　　（多選）。
．換成質(zhì)量更小的小車
．調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度
．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼
．改變連接小車的細(xì)繩與長(zhǎng)木板的夾角
（2）“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在該實(shí)驗(yàn)中，
①下列說(shuō)法正確的是 　　（單選）；
．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同
．在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)
．測(cè)量時(shí)彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦
．測(cè)量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板
②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要 　　（選填“2”、“3”或“4” 次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到點(diǎn)。
【答案】（1）①6.21；1.9；②；（2）①；②3
【解答】解：（1）①刻度尺的分度值為，需要估讀到分度值的下一位，根據(jù)圖2可知，打計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的位移大小為；
根據(jù)圖3的數(shù)據(jù)可知，小車的加速度為
②、利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量，所以不需要換質(zhì)量更小的車，故錯(cuò)誤；
、利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要利用小車斜向下的分力以平衡其摩擦阻力，所以需要將長(zhǎng)木板靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的一端墊高一些，故正確；
、以系統(tǒng)為研究對(duì)象，依題意“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，有
考慮到實(shí)際情況，即遠(yuǎn)小于，有
則可知
而利用圖1裝置“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)時(shí)，要保證所懸掛質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量，可知目前實(shí)驗(yàn)條件尚不滿足，所以利用當(dāng)前裝置在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，需要將鉤碼更換成砝碼盤和砝碼，以滿足小車質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所懸掛物體的質(zhì)量，故正確；
、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需將連接砝碼盤和小車的細(xì)繩應(yīng)跟長(zhǎng)木板始終保持平行，與之前的相同，故錯(cuò)誤；
故選：。
（2）①、在不超出彈簧測(cè)力計(jì)的量程和橡皮條形變限度的條件下，使拉力適當(dāng)大些，不必使兩只測(cè)力計(jì)的示數(shù)相同，故錯(cuò)誤；
、在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的一個(gè)點(diǎn)就可以了，故錯(cuò)誤；
、實(shí)驗(yàn)中拉彈簧秤時(shí)，只需讓彈簧與外殼間沒有摩擦，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)即為彈簧對(duì)細(xì)繩的拉力，與彈簧秤外殼與木板之間是否存在摩擦無(wú)關(guān)，故錯(cuò)誤；
、為了減小實(shí)驗(yàn)中摩擦對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，拉橡皮條時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板，故正確；
故選：。
②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)，用手拉住一條細(xì)繩，用彈簧秤拉住另一條細(xì)繩，互成角度的拉橡皮條，使其結(jié)點(diǎn)到達(dá)某一點(diǎn)，記下位置和彈簧秤示數(shù)和兩個(gè)拉力的方向；交換彈簧秤和手所拉細(xì)繩的位置，再次將結(jié)點(diǎn)拉至點(diǎn)，使兩力的方向與原來(lái)兩力方向性相同，并記下此時(shí)彈簧秤的示數(shù)，只有一個(gè)彈簧秤將結(jié)點(diǎn)拉至點(diǎn)，并記下此時(shí)的彈簧秤示數(shù)的大小和方向；所以若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要3次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉至。
故答案為：（1）①6.21；1.9；②；（2）①；②3
5．（2021 天津）某實(shí)驗(yàn)小組利用手機(jī)的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。為便于記錄小球各個(gè)時(shí)刻在斜面上的位置，將錄像中時(shí)間間隔為的連續(xù)7幅畫面合成到同一張圖中，示意如圖。依次測(cè)得小球各相鄰位置間的距離為、、、、、。
①寫出小球在位置1的速度表達(dá)式 　　。
②要求充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，寫出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度表達(dá)式 　　。
③在測(cè)量小球相鄰位置間距時(shí)由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是 　　誤差。（填“偶然”或“系統(tǒng)”
【答案】①；②；③偶然。
【解答】解：①根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于該過(guò)程中的平均速度，有：
②根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式：△使用逐差法求加速度；
。
③在測(cè)量小球相鄰位置間距時(shí)由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差屬于偶然誤差。
故答案為：①；②；③偶然。
6．（2021 重慶）某同學(xué)用手機(jī)和帶刻度的玻璃筒等器材研究金屬小球在水中豎直下落的速度變化情況。他用手機(jī)拍攝功能記錄小球在水中靜止釋放后位置隨時(shí)間的變化，每拍攝一張照片。
（1）取某張照片中小球的位置為0號(hào)位置，然后依次每隔3張照片標(biāo)記一次小球的位置，則相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔是 　　。
（2）測(cè)得小球位置隨時(shí)間變化曲線如題圖所示，由圖可知，小球在時(shí)間段平均速度的大小 　　（選填“大于”、“等于”、“小于” 在時(shí)間段內(nèi)平均速度的大小。
（3）在實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下，能夠減小實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差的方法有：　　（寫出一種即可）。
【答案】（1）；（2）小于；（3）作圖像需要盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，所以可以每張照片都標(biāo)記一次小球的位置
【解答】解：（1）相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔是
（2）小球在時(shí)間內(nèi)△，位移△，平均速度大小為
小球在時(shí)間內(nèi)△，位移△，平均速度大小為
由此可知小球在時(shí)間內(nèi)平均速度的大小小于小球在時(shí)間內(nèi)的平均速度的大小；
（3）在實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下，能夠減小實(shí)驗(yàn)誤差測(cè)量誤差的方法有：作圖像需要盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)所以，可以每張照片都標(biāo)記一次小球的位置。
故答案為：（1）；（2）小于；（3）作圖像需要盡可能多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，所以可以每張照片都標(biāo)記一次小球的位置
7．（2021 湖北）某同學(xué)假期在家里進(jìn)行了重力加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。如圖（a）所示，將一根米尺豎直固定，在米尺零刻度處由靜止釋放實(shí)心小鋼球，小球下落途經(jīng)某位置時(shí)，使用相機(jī)對(duì)其進(jìn)行拍照，相機(jī)曝光時(shí)間為。由于小球的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。根據(jù)照片中米尺刻度讀出小球所在位置到釋放點(diǎn)的距離、小球在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離△。計(jì)算出小球通過(guò)該位置時(shí)的速度大小，進(jìn)而得出重力加速度大小。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
次數(shù) 1 2 3 4 5
△ 0.85 0.86 0.82 0.83 0.85
4.25 4.10 4.15 4.25
0.9181 0.9423 0.8530 0.8860 0.9231
（1）測(cè)量該小球直徑時(shí)，游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖（b）所示，小球直徑為 　15.75　。
（2）在第2次實(shí)驗(yàn)中，小球下落時(shí)的速度大小　　（保留3位有效數(shù)字）；第3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮　　。ūＡ?位有效數(shù)字）。
（3）可以減小本實(shí)驗(yàn)重力加速度大小測(cè)量誤差的措施有 　　。
．適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時(shí)間
．讓小球在真空管中自由下落
．用質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球代替實(shí)心鋼球
【答案】（1）15.75；（2）4.30；9.85；（3）。
【解答】解：（1）游標(biāo)尺為20分度，精確度為；主尺讀數(shù)為，游標(biāo)尺第15格對(duì)齊，讀數(shù)為，故小球的直徑為；
（2）根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可知，在第2次實(shí)驗(yàn)中，小球下落時(shí)的速度大小：
；
根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律可得：，解得：；
（3）、適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時(shí)間，使得平均速度更接近在處的瞬時(shí)速度，可以減少實(shí)驗(yàn)誤差，故正確；
、讓小球在真空管中自由下落，可以減少空氣的阻力，可以減少實(shí)驗(yàn)誤差，故正確；
、本實(shí)驗(yàn)盡量采用密度大、體積小的鋼球或鉛球做實(shí)驗(yàn)，可以減少因阻力產(chǎn)生的誤差，故錯(cuò)誤。
故選：。
故答案為：（1）15.75；（2）4.30；9.85；（3）。
HYPERLINK "http://21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)
" 21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
專題04 實(shí)驗(yàn)一 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律
【考情分析】
考情分析 考題統(tǒng)計(jì)
新高考會(huì)更加重視探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律，還原教材，此實(shí)驗(yàn)必定更具有真實(shí)性、探究性和開放性。創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)也將成為以后高考的熱門考向，2025年考生在學(xué)習(xí)探究小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律的同時(shí)，不要忽略對(duì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的探索，既要重視小車速度隨時(shí)間變化規(guī)律實(shí)驗(yàn)，而且不能忽略對(duì)創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)的探索。 2023·全國(guó)·高考真題物理試題2023·浙江·高考真題物理試題2022·浙江·高考真題物理試題2022·全國(guó)·高考真題物理試題2021·天津·高考真題物理試題
【網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)】
【考點(diǎn)梳理】
考法1 基本實(shí)驗(yàn)要求
一、實(shí)驗(yàn)器材
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、紙帶、細(xì)繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。
二、實(shí)驗(yàn)原理
三、實(shí)驗(yàn)步驟
1. 按照如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置，把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在長(zhǎng)木板無(wú)滑輪的一端，接好電源；
2. 把一細(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過(guò)滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，固定在小車后面；
3. 把小車停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，先接通電源，后放開小車；
4. 小車運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，斷開電源，取下紙帶；
5. 換紙帶重復(fù)做三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測(cè)量分析.
四、注意事項(xiàng)
1. 平行：紙帶、細(xì)繩要和長(zhǎng)木板平行.
2. 兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開電源，后取紙帶.
3. 防止碰撞：在到達(dá)長(zhǎng)木板末端前應(yīng)讓小車停止運(yùn)動(dòng)，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(zhǎng)度的測(cè)量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出6～7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜.
誤差來(lái)源及分析分析
（1）交流電頻率變化引起的誤差
交流電源的頻率出現(xiàn)波動(dòng)時(shí),打點(diǎn)周期會(huì)隨之變化.頻率升高時(shí),打點(diǎn)周期減小,由于計(jì)算時(shí)仍按照原打點(diǎn)周期值,各點(diǎn)的瞬時(shí)速度的測(cè)量值將偏小,加速度的測(cè)量也會(huì)偏小值
(2)位移的測(cè)量引起誤差
如果各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的位移較小或相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)之問(wèn)的位移之差較小，位移測(cè)量的相對(duì)誤差就會(huì)較大，從而導(dǎo)致速度和加速度的測(cè)量誤差較大.
考法2 數(shù)據(jù)處理及規(guī)律方法
一、數(shù)據(jù)處理
1. 目的
通過(guò)紙帶求解運(yùn)動(dòng)的加速度和瞬時(shí)速度，確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)等.
2. 方法
（1）分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)——測(cè)量相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，計(jì)算相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)距離之差，看其是否為常數(shù)，從而確定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì).
（2）利用逐差法求解平均加速度
a1＝，a2＝，a3＝ a＝＝
（3）利用平均速度求瞬時(shí)速度：vn＝＝
（4）利用速度—時(shí)間圖象求加速度
①作出速度—時(shí)間圖象，通過(guò)圖象的斜率求解物體的加速度；
②剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度.
二、依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)
1. x1、x2、x3…xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離；
2. Δx是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….
3. T是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔：T＝0.02n(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50 Hz，n為兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間計(jì)時(shí)點(diǎn)的間隔數(shù))；
4. Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等。
考法3 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新與改進(jìn)
1、實(shí)驗(yàn)器村的創(chuàng)新
1. 當(dāng)提供光電門和刻度尺，我們可以測(cè)出遮光片的寬度d，借助求出物體通過(guò)光電門的速度，再由，測(cè)出物體的加速度。
2. 當(dāng)提供閃光照相機(jī)和刻度尺，我們可以用處理紙帶的方法，求出物體的瞬時(shí)速度及物體的加速度。
2、數(shù)據(jù)處理方法的創(chuàng)新
如果測(cè)得物體運(yùn)動(dòng)的位移和對(duì)應(yīng)時(shí)間可分兩種情況考查，是初速度為零,則，因此作出圖像；二是物體的初速度不為零，則，可得，因此作出圖像兩種情況下，此兩種情況圖像斜率的2倍即為物體的加速度。
【題型過(guò)關(guān)練】
題型 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律
一．實(shí)驗(yàn)題（共10小題）
1．（1）某興趣小組先借助光電門，利用如圖甲所示的裝置來(lái)測(cè)量物體的速度，具體操作如下。
①將鐵架臺(tái)豎直放置在水平桌面上，上端固定電磁鐵，在電磁鐵下方固定一個(gè)位置可上下調(diào)節(jié)的光電門；
②先用刻度尺測(cè)量小球的直徑，測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則　　；
③閉合控制電磁鐵的開關(guān)，吸住小球，測(cè)出小球與光電門之間的高度差；斷開開關(guān)，小球自由下落，記錄小球通過(guò)光電門的擋光時(shí)間。則小球通過(guò)光電門時(shí)的速度大小　　（用題中所給物理量的符號(hào)表示）。
（2）該興趣小組再借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，利用如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮　Ｏ葘⒋螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源開關(guān)，待打點(diǎn)穩(wěn)定后，使質(zhì)量的重錘帶動(dòng)紙帶由靜止開始自由下落，得到的一條清晰的紙帶如圖丁所示，請(qǐng)完成以下內(nèi)容：
①紙帶的 　　（選填“左端”或“右端” 與重錘相連；
②在如圖丁所示的紙帶中，每間隔一個(gè)點(diǎn)選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，，，，，。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率，則當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取　。ㄓ?jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字），試分析實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的誤差可能來(lái)源于 　　（至少寫一條原因）。
2．在研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，圖示紙帶記錄的是小車的運(yùn)動(dòng)情況，、、、、為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔，電源銘牌顯示該電源頻率為（計(jì)算結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）。
（1）打下紙帶上點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小為 　　。
（2）小車的加速度大小為 　　。
（3）若電源實(shí)際頻率低于，計(jì)算時(shí)仍按照計(jì)算，則加速度大小的測(cè)量值比真實(shí)值 　　（選填“偏大”或“偏小”、“不變” 。
3．小張同學(xué)用如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，所選打點(diǎn)計(jì)時(shí)器如圖乙所示。
（1）圖乙中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接的電源為 　　（選填“”或“” 交變電源；
（2）下列有關(guān)本實(shí)驗(yàn)說(shuō)法正確的是 　　；
．先打開電源后釋放紙帶
．紙帶上打點(diǎn)越密集的地方速度越大
．實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不需要補(bǔ)償小車受到的阻力
．電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種測(cè)量點(diǎn)跡距離的儀器
（3）該同學(xué)完成實(shí)驗(yàn)后，在紙帶上每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，共有、、、、、、等7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，其相鄰點(diǎn)的間距如圖所示。根據(jù)圖丙紙帶的數(shù)據(jù)可以求出打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)時(shí)小車的速度為 　　，小車的加速度大小為 　　；（保留2位小數(shù)）
（4）小陳同學(xué)想利用圖甲裝置，通過(guò)墊高軌道一端補(bǔ)償阻力后驗(yàn)證小車和鉤碼的機(jī)械能是否守恒，他的做法 　　 “可行”或“不可行” 。
4．某同學(xué)在用下面裝置做力學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)裝置也可以用來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣群托≤嚺c桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，實(shí)驗(yàn)器材有可裝填細(xì)砂的小車，細(xì)砂，一端帶有定滑輪的平直軌道，細(xì)線，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶，頻率為的交流電源，刻度尺，多個(gè)質(zhì)量相同的槽碼。
（1）實(shí)驗(yàn)步驟如下：
①按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上，另一端懸掛1個(gè)槽碼，調(diào)整小車中細(xì)砂的質(zhì)量，用手輕推小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列等間距的點(diǎn)，表明小車沿軌道勻速運(yùn)動(dòng)；
②保持小車中細(xì)砂質(zhì)量不變，增加1個(gè)槽碼（即細(xì)線下端懸掛2個(gè)槽碼），讓小車拖著紙帶沿軌道運(yùn)動(dòng)，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度；
③增加細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟②；
④以②③中增加的槽碼個(gè)數(shù)的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙上作關(guān)系圖線。
（2）在進(jìn)行步驟①時(shí)，需要調(diào)整小車中細(xì)砂的質(zhì)量，若某次調(diào)整過(guò)程中打出的紙帶如圖乙所示（紙帶上的點(diǎn)由左至右依次打出），則應(yīng)對(duì)小車 　　（填“添加”或“減少” 細(xì)砂；
（3）某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖丙所示的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)未畫出，則加速度大小　　（保留三位有效數(shù)字）；
（4）測(cè)得關(guān)系圖線的斜率為，縱軸截距為，當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取　。瑒?dòng)摩擦因數(shù)　　。（結(jié)果用、表示）
5．請(qǐng)使用下列器材測(cè)量小車質(zhì)量
小車、一端帶有定滑輪的平直軌道、墊塊、細(xì)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、頻率為的交流電源、直尺、質(zhì)量均為的7個(gè)槽碼。
（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟中的填空：
ⅰ．按圖甲安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上，另一端懸掛著7個(gè)槽碼。改變軌道的傾角，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列 　　的點(diǎn)，表明小車沿傾斜軌道勻速下滑；
ⅱ．保持軌道傾角不變，取下1個(gè)槽碼（即細(xì)線下端懸掛6個(gè)槽碼），讓小車拖著紙帶沿軌道下滑，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度；
ⅲ．依次減少細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟ⅱ；
ⅳ．以取下槽碼的總個(gè)數(shù)的倒數(shù)為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)，作出圖像。
（2）已知重力加速度大小，計(jì)算結(jié)果均保留三位有效數(shù)字，請(qǐng)完成下列填空：
①下列說(shuō)法正確的是 　　；
．接通電源后，再將小車從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放
．小車下滑時(shí)，位于定滑輪和小車之間的細(xì)線應(yīng)始終跟傾斜軌道保持平行
．實(shí)驗(yàn)中必須保證細(xì)線下端懸掛槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
．若細(xì)線下端懸掛著2個(gè)槽碼，則小車在下滑過(guò)程中受到的合外力大小為
②若某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖乙所示的紙帶，已知相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則加速度大小　　；在打“7”點(diǎn)時(shí)小車的速度大小　　；
③寫出隨變化的關(guān)系式 　　（用，，，，表示）；
④測(cè)得關(guān)系圖線的斜率為，則小車質(zhì)量　　。
6．某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)量小車質(zhì)量。使用器材有小車、一端帶有定滑輪的平直軌道、墊塊、細(xì)線、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、頻率為的交流電源、直尺及6個(gè)槽碼，每個(gè)槽碼的質(zhì)量均為。
（1）完成下列實(shí)驗(yàn)步驟：
①按圖（a）安裝好實(shí)驗(yàn)器材，跨過(guò)定滑輪的細(xì)線一端連接在小車上，另一端懸掛著6個(gè)槽碼。改變軌道的傾角，用手輕撥小車，直到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列均勻的點(diǎn)，表明小車沿傾斜軌道勻速下滑；
②保持軌道傾角不變，取下1個(gè)槽碼（即細(xì)線下端懸掛5個(gè)槽碼），讓小車拖著紙帶沿軌道下滑，根據(jù)紙帶上打的點(diǎn)跡測(cè)出加速度；
③依次減少細(xì)線下端懸掛的槽碼數(shù)量，重復(fù)步驟②；
④以取下槽碼的總個(gè)數(shù)的倒數(shù)為橫坐標(biāo)，為縱坐標(biāo)，作出關(guān)系圖線。
（2）請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
①下列說(shuō)法正確的是 　　。
接通電源后，再將小車從靠近打點(diǎn)器處釋放
小車下滑時(shí)，位于定滑輪和小車之間的細(xì)線應(yīng)始終跟傾斜軌道保持平行
實(shí)驗(yàn)中必須保證細(xì)線下端懸掛槽碼的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量
若細(xì)線下端懸掛著2個(gè)槽碼，則小車在下滑過(guò)程中受到的合外力大小為
②某次實(shí)驗(yàn)獲得如圖（b）的紙帶，相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間均有4個(gè)點(diǎn)未畫出，則小車加速度大小　　。計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）。
③寫出隨變化的關(guān)系式　　（用、、、、表示）。
④測(cè)得關(guān)系圖線的斜率為，則小車質(zhì)量　　（取重力加速度大小，計(jì)算結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
7．實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置探究“小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為。
（1）下列說(shuō)法中正確的有 　　。（填選項(xiàng)前的字母）
實(shí)驗(yàn)操作前，不需要平衡摩擦力
應(yīng)先接通電源，待打點(diǎn)計(jì)時(shí)器穩(wěn)定打點(diǎn)后再釋放小車
必須選擇點(diǎn)跡清晰的紙帶，而且應(yīng)以打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所打下的第一個(gè)點(diǎn)作為第1個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出圖像，圖像為傾斜直線，其傾角的正切值即可表示小車的加速度大小
（2）規(guī)范操作后，得到一條紙帶，以紙帶上能夠看清的某個(gè)點(diǎn)作為0點(diǎn)，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0點(diǎn)的距離，如圖2所示，則紙帶上打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)的小車速度大小　　。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
（3）利用各計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)算得到的速度作出小車運(yùn)動(dòng)的圖像，得到一條傾斜的直線，說(shuō)明小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小　　。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）
8．高一年級(jí)某班的同學(xué)們充分利用實(shí)驗(yàn)室資源，采用不同的實(shí)驗(yàn)裝置和方法研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
（1）第一小組利用打點(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，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)未畫出，在、、、、五個(gè)點(diǎn)中，、兩點(diǎn)的間距是 　　；在打出點(diǎn)時(shí)物塊的速度大小為 　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；物塊下滑的加速度大小為 　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
（2）第二小組利用如圖甲所示裝置研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
①實(shí)驗(yàn)時(shí)必要的措施是 　　。
．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行
．先接通電源再釋放小車
．小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量
．平衡小車與長(zhǎng)木板間的摩擦力
②某次實(shí)驗(yàn)通過(guò)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶的一部分如圖乙所示，圖中、、、、為相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)沒有畫出，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接交流電源頻率為。分別測(cè)出點(diǎn)到、、、點(diǎn)之間的距離為、、、，以點(diǎn)作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，算出小車位移與對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間的比值，并作出圖像如圖丙所示。由圖丙求出小車加速度　　，打點(diǎn)時(shí)小車的速度　　。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）
9．某同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。安裝好器材后，接通電源，釋放小車，打出一條紙帶。舍去開始密集的點(diǎn)跡，從便于測(cè)量的點(diǎn)開始，每隔四個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中0、1、點(diǎn)所示。
（1）實(shí)驗(yàn)中，除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、小車、長(zhǎng)木板、鐵架臺(tái)、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下面的器材中，還必須使用的有 　　；
．電壓合適的交流電源
．電壓可調(diào)的直流電源
．刻度尺
．秒表
．天平
（2）某同學(xué)計(jì)算出打下1、2、3、4、5這五個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度，并在圖3上畫出坐標(biāo)點(diǎn)。請(qǐng)幫助他計(jì)算打下計(jì)數(shù)點(diǎn)6時(shí)小車的速度　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；
（3）根據(jù)圖3，測(cè)得小車的加速度　　（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）。
（4）某同學(xué)把這條紙帶每隔剪斷，得到若干短紙條，測(cè)得長(zhǎng)度依次為，，，。
再把這些紙條并排貼在一張紙上。如圖4所示，使這些紙條的下端對(duì)齊，作為時(shí)間軸，并以紙帶的寬度代表的時(shí)間間隔。這些短紙條上端的中心點(diǎn)近似在一條直線上，該同學(xué)把它們連接起來(lái)作出圖線①。若將圖線①轉(zhuǎn)化為小車的圖象。則圖4中為時(shí)小車的瞬時(shí)速度，其值可表示為 　　（用題中的字母表示）。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)每段短紙條上的第2個(gè)點(diǎn)，也近似在同一條直線上，如圖線②所示。若測(cè)得圖線②的斜率為，則小車加速度　　（用表示）。
10．某同學(xué)利用圖甲所示的裝置研究小車勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，實(shí)驗(yàn)時(shí)將電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在周期的交流電源上，實(shí)驗(yàn)中得到一條紙帶如圖乙所示。
（1）本實(shí)驗(yàn)中不必要的措施是 　　（多選）。
．細(xì)線必須與長(zhǎng)木板平行
．先接通電源再釋放小車
．必須要將木板傾斜一定角度以平衡小車所受的阻力
．懸掛的鉤碼質(zhì)量必須遠(yuǎn)小于小車質(zhì)量
（2）圖乙紙帶上的、、、、、、為依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)未畫出），則打下點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度　　；充分利用圖乙紙帶中的數(shù)據(jù)以減小誤差，小車加速度的計(jì)算式應(yīng)為　　。（用周期及圖乙中的物理量表示）
（3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的頻率是，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么該同學(xué)測(cè)得的加速度與真實(shí)值相比 　　（選填“偏大”、“偏小”或“不變” 。
【真題演練】
一．實(shí)驗(yàn)題（共7小題）
1．（2023 甲卷）某同學(xué)利用如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細(xì)繩跨過(guò)定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖（b）所示。
（1）已知打出圖（b）中相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔均為。以打出點(diǎn)時(shí)小車位置為初始位置，將打出、、、、各點(diǎn)時(shí)小車的位移△填到表中，小車發(fā)生相應(yīng)位移所用時(shí)間和平均速度分別為△和。表中△　　，　　。
位移區(qū)間
△ 6.60 14.60 △ 34.90 47.30
66.0 73.0 87.3 94.6
（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度隨時(shí)間△的變化關(guān)系，如圖（c）所示。在答題卡上的圖中補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。
（3）從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，小車運(yùn)動(dòng)的△圖線可視為一條直線，此直線用方程△ 表示，其中　　，　　。（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）
（4）根據(jù)（3）中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，得到打出點(diǎn)時(shí)小車速度大小　　，小車的加速度大小　　。（結(jié)果用字母、表示）
2．（2023 浙江）（1）在“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示。
①需要的實(shí)驗(yàn)操作有 　　。
．調(diào)節(jié)滑輪使細(xì)線與軌道平行
．傾斜軌道以補(bǔ)償阻力
．小車靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器靜止釋放
．先接通電源再釋放小車
②經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續(xù)打出的點(diǎn)0、1、2、3、4為計(jì)數(shù)點(diǎn)，則計(jì)數(shù)點(diǎn)1的讀數(shù)為 　　。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用交流電源的頻率為，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)小車的速度大小為 　　（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。
（2）“探究向心力大小的表達(dá)式”實(shí)驗(yàn)裝置如圖3所示。
①采用的實(shí)驗(yàn)方法是 　　。
．控制變量法
．等效法
．模擬法
②在小球質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相同的情況下，逐漸加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄到一定速度后保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)左右標(biāo)尺露出的紅白相間等分標(biāo)記的比值等于兩小球的 　　之比（選填“線速度大小”、“角速度平方”或“周期平方” ；在加速轉(zhuǎn)動(dòng)手柄過(guò)程中，左右標(biāo)尺露出紅白相間等分標(biāo)記的比值 　　（選填“不變”、“變大”或“變小” 。
3．（2022 江蘇）小明利用手機(jī)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?shí)驗(yàn)場(chǎng)景如圖1所示，他將一根木條平放在樓梯臺(tái)階邊緣，小球放置在木條上，打開手機(jī)的“聲學(xué)秒表”軟件，用鋼尺水平擊打木條使其轉(zhuǎn)開后，小球下落撞擊地面，手機(jī)接收到鋼尺的擊打聲開始計(jì)時(shí)，接收到小球落地的撞擊聲停止計(jì)時(shí)，記錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時(shí)間間隔．多次測(cè)量不同臺(tái)階距離地面的高度及對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔．
（1）現(xiàn)有以下材質(zhì)的小球，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)當(dāng)選用 　　．
．鋼球
．乒乓球
．橡膠球
（2）用分度值為的刻度尺測(cè)量某級(jí)臺(tái)階高度的示數(shù)如圖2所示，則　　．
（3）作出圖線，如圖3所示，則可得到重力加速度　　．
（4）在圖1中，將手機(jī)放在木條與地面間的中點(diǎn)附近進(jìn)行測(cè)量．若將手機(jī)放在地面點(diǎn)，設(shè)聲速為，考慮擊打聲的傳播時(shí)間，則小球下落時(shí)間可表示為　　（用、和表示）．
（5）有同學(xué)認(rèn)為，小明在實(shí)驗(yàn)中未考慮木條厚度，用圖像法計(jì)算的重力加速度必然有偏差．請(qǐng)判斷該觀點(diǎn)是否正確，簡(jiǎn)要說(shuō)明理由．
4．（2022 浙江）（1）①“探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，長(zhǎng)木板水平放置，細(xì)繩與長(zhǎng)木板平行。圖2是打出紙帶的一部分，以計(jì)數(shù)點(diǎn)為位移測(cè)量起點(diǎn)和計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則打計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車位移大小為 　　。由圖3中小車運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，求得加速度為 　　（保留兩位有效數(shù)字）。
②利用圖1裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)，需調(diào)整的是 　　（多選）。
．換成質(zhì)量更小的小車
．調(diào)整長(zhǎng)木板的傾斜程度
．把鉤碼更換成砝碼盤和砝碼
．改變連接小車的細(xì)繩與長(zhǎng)木板的夾角
（2）“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖4所示，在該實(shí)驗(yàn)中，
①下列說(shuō)法正確的是 　　（單選）；
．拉著細(xì)繩套的兩只彈簧秤，穩(wěn)定后讀數(shù)應(yīng)相同
．在已記錄結(jié)點(diǎn)位置的情況下，確定一個(gè)拉力的方向需要再選擇相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)
．測(cè)量時(shí)彈簧秤外殼與木板之間不能存在摩擦
．測(cè)量時(shí)，橡皮條、細(xì)繩和彈簧秤應(yīng)貼近并平行于木板
②若只有一只彈簧秤，為了完成該實(shí)驗(yàn)至少需要 　　（選填“2”、“3”或“4” 次把橡皮條結(jié)點(diǎn)拉到點(diǎn)。
5．（2021 天津）某實(shí)驗(yàn)小組利用手機(jī)的錄像功能拍下小球在斜面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。為便于記錄小球各個(gè)時(shí)刻在斜面上的位置，將錄像中時(shí)間間隔為的連續(xù)7幅畫面合成到同一張圖中，示意如圖。依次測(cè)得小球各相鄰位置間的距離為、、、、、。
①寫出小球在位置1的速度表達(dá)式 　　。
②要求充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)，寫出小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度表達(dá)式 　　。
③在測(cè)量小球相鄰位置間距時(shí)由于實(shí)驗(yàn)者讀數(shù)產(chǎn)生的誤差是 　　誤差。（填“偶然”或“系統(tǒng)”
6．（2021 重慶）某同學(xué)用手機(jī)和帶刻度的玻璃筒等器材研究金屬小球在水中豎直下落的速度變化情況。他用手機(jī)拍攝功能記錄小球在水中靜止釋放后位置隨時(shí)間的變化，每拍攝一張照片。
（1）取某張照片中小球的位置為0號(hào)位置，然后依次每隔3張照片標(biāo)記一次小球的位置，則相鄰標(biāo)記位置之間的時(shí)間間隔是 　　。
（2）測(cè)得小球位置隨時(shí)間變化曲線如題圖所示，由圖可知，小球在時(shí)間段平均速度的大小 　　（選填“大于”、“等于”、“小于” 在時(shí)間段內(nèi)平均速度的大小。
（3）在實(shí)驗(yàn)器材不變的情況下，能夠減小實(shí)驗(yàn)測(cè)量誤差的方法有：　　（寫出一種即可）。
7．（2021 湖北）某同學(xué)假期在家里進(jìn)行了重力加速度測(cè)量實(shí)驗(yàn)。如圖（a）所示，將一根米尺豎直固定，在米尺零刻度處由靜止釋放實(shí)心小鋼球，小球下落途經(jīng)某位置時(shí)，使用相機(jī)對(duì)其進(jìn)行拍照，相機(jī)曝光時(shí)間為。由于小球的運(yùn)動(dòng)，它在照片上留下了一條模糊的徑跡。根據(jù)照片中米尺刻度讀出小球所在位置到釋放點(diǎn)的距離、小球在曝光時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的距離△。計(jì)算出小球通過(guò)該位置時(shí)的速度大小，進(jìn)而得出重力加速度大小。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：
次數(shù) 1 2 3 4 5
△ 0.85 0.86 0.82 0.83 0.85
4.25 4.10 4.15 4.25
0.9181 0.9423 0.8530 0.8860 0.9231
（1）測(cè)量該小球直徑時(shí)，游標(biāo)卡尺示數(shù)如圖（b）所示，小球直徑為 　　。
（2）在第2次實(shí)驗(yàn)中，小球下落時(shí)的速度大小　　（保留3位有效數(shù)字）；第3次實(shí)驗(yàn)測(cè)得的當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮　　。ūＡ?位有效數(shù)字）。
（3）可以減小本實(shí)驗(yàn)重力加速度大小測(cè)量誤差的措施有 　　。
．適當(dāng)減小相機(jī)的曝光時(shí)間
．讓小球在真空管中自由下落
．用質(zhì)量相等的實(shí)心鋁球代替實(shí)心鋼球
HYPERLINK "http://21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)
" 21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑