實驗03　實驗：測定勻變速直線運動的加速度（解析版）-【同步實驗課】2023-2024高中物理實驗大盤點

學(xué)而優(yōu)教有方實驗03測定勻變速直線運動的加速度測定勻變速直線運動的加速度測定勻變速直線運動的加速度1．【實驗原理】判斷物體是否做勻變速直線運動的方法：Δx＝aT2。利用打點計時器打下的紙帶測定勻變速直線運動的加速度。2．【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、細繩、鉤碼、刻度尺、導(dǎo)線、電源、復(fù)寫紙片。3．【實驗步驟】(1)按照如圖所示實驗裝置，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源。(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，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，先接通電源，后放開小車。(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行測量分析。4．【數(shù)據(jù)處理】依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動(1)x1、x2、x3…xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離。(2)Δx是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2…。(3)T是相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔：T＝0.02ns(打點計時器的頻率為50Hz，n為兩計數(shù)點間計時點的間隔數(shù))。(4)Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等。數(shù)據(jù)處理(1)分析物體的運動性質(zhì)——測量相鄰計數(shù)點間的距離，計算相鄰計數(shù)點距離之差，看其是否為常數(shù)，從而確定物體的運動性質(zhì)。(2)利用逐差法求解平均加速度a1＝eq\f(x4－x1,3T2)，a2＝eq\f(x5－x2,3T2)，a3＝eq\f(x6－x3,3T2)a＝eq\f(a1＋a2＋a3,3)＝eq\f(（x4＋x5＋x6）－（x1＋x2＋x3）,9T2)。(3)利用平均速度求瞬時速度：vn＝eq\f(xn＋xn＋1,2T)。(4)利用速度—時間圖像求加速度①作出速度—時間圖像，通過圖像的斜率求解物體的加速度；②剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度。5．【注意事項】(1)平行：紙帶、細繩要和長木板平行。(2)兩先兩后：實驗中應(yīng)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：在到達長木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，防止槽碼落地及小車與滑輪相撞。(4)選紙帶時應(yīng)選點跡清晰的，且舍去打點密集部分。(5)注意區(qū)別計時點和計數(shù)點，明確計數(shù)點間的時間間隔。(6)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，計算加速度大小時以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜。(7)小車從靠近打點計時器位置釋放。(8)作圖像時，縱、橫坐標(biāo)軸單位的選取要適當(dāng)，同時注意連線的原則。6．【誤差分析】(1)木板的粗糙程度不同引起的誤差。(2)電源頻率不穩(wěn)引起的誤差。(3)測量紙帶上的打點位移有誤差。(4)在坐標(biāo)紙上描點、作圖時引起誤差。操作要領(lǐng)(1)平行：細繩、紙帶與長木板平行。(2)靠近：小車釋放前，應(yīng)靠近打點計時器的位置。(3)先后：實驗時先接通電源，后釋放小車；實驗后先斷開電源，后取下紙帶。(4)防撞：小車到達滑輪前讓其停止運動，防止與滑輪相撞或掉下桌面摔壞。(5)適當(dāng)：懸掛槽碼要適當(dāng)，避免紙帶打出的點太少或過于密集。創(chuàng)新角度：實驗裝置的改進、數(shù)據(jù)處理的創(chuàng)新【典例1】用如圖甲所示的實驗裝置來測量勻變速直線運動的加速度。(1)實驗的主要步驟：①用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d，結(jié)果如圖乙所示，讀得d＝__________mm。②用刻度尺測量A點到光電門所在位置B點之間的水平距離x。③滑塊從A點靜止釋放(已知槽碼落地前擋光片已通過光電門)。④讀出擋光片通過光電門所用的時間t。⑤改變光電門的位置，滑塊每次都從A點靜止釋放，測量相應(yīng)的x值并讀出t值。(2)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，以x為橫坐標(biāo)，eq\f(1,t2)為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙中作出eq\f(1,t2)-x圖線如圖丙所示，求得該圖線的斜率k＝________m－1·s－2；由此進一步求得滑塊的加速度a＝________m·s－2。(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)游標(biāo)卡尺讀數(shù)規(guī)則，擋光片的寬度d＝6mm＋12×0.05mm＝6.60mm。(2)該圖線的斜率k＝eq\f(2.0－1.0,0.65－0.23)×104m－1·s－2＝2.38×104m－1·s－2；滑塊通過光電門時的速度v＝eq\f(d,t)，由v2＝2ax可得eq\f(1,t2)＝eq\f(2a,d2)x，由k＝eq\f(2a,d2)，可求得滑塊的加速度a＝0.518m·s－2。答案：(1)①6.60(2)2.38×1040.518創(chuàng)新點分析創(chuàng)新點分析(1)改變光電門的位置，距離x發(fā)生變化，滑塊經(jīng)過光電門的時間t將隨之發(fā)生變化。(2)建立位移x與eq\f(1,t2)的坐標(biāo)系，通過eq\f(1,t2)-x圖線的斜率計算滑塊的加速度?！镜淅?】小明同學(xué)用手機拍攝視頻的方法測量木塊做勻變速直線運動的加速度，測量方法和步驟如下：(1)如圖，在長木板側(cè)面平行木板固定一刻度尺(單位為：cm)，并按圖組裝好其他器材，調(diào)節(jié)滑輪使細線與木板________．(2)將具有高清攝像功能的手機正對長木板側(cè)面用支架固定并調(diào)試好，先固定木塊，在左邊掛上鉤碼；啟動手機錄像后，釋放木塊，讓鉤碼帶動木塊加速運動，鉤碼落地后結(jié)束錄像．(3)在視頻編輯軟件上回放錄像，拖動時間進度條，按時間先后順序找出t1、t2、t3時刻木塊前端對應(yīng)刻度尺上的刻度值分別為s1、s2、s3，其中圖中木塊前端對應(yīng)的刻度值為________cm，已知t2－t1＝t3－t2＝T，則木塊的加速度大小a＝________(用題中物理量符號表示)．答案(1)平行(3)17.25(17.24、17.26也可)eq\f(s3－2s2＋s1,T2)解析(1)為了使木塊能夠做勻變速運動，需要調(diào)節(jié)滑輪使細線與木板平行．(3)刻度尺的分度值為0.1cm，需要估讀到0.01cm，所以讀數(shù)為17.25cm.木塊的加速度大小為a＝eq\f(Δx,T2)＝eq\f(s3－s2－s2－s1,T2)＝eq\f(s3－2s2＋s1,T2).創(chuàng)新點分析創(chuàng)新點分析利用頻閃照相進行時間等分?！镜淅?】2020年5月，我國進行了珠穆朗瑪峰的高度測量，其中一種方法是通過使用重力儀測量重力加速度，進而間接測量海拔高度.某同學(xué)受此啟發(fā)就地取材設(shè)計了如下實驗，測量當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊拇笮?實驗步驟如下：①如圖甲所示，選擇合適高度的墊塊，使木板的傾角為53°，在其上表面固定一與小物塊下滑路徑平行的刻度尺(圖中未畫出).②調(diào)整手機使其攝像頭正對木板表面，開啟視頻錄像功能.將小物塊從木板頂端釋放，用手機記錄下小物塊沿木板向下做加速直線運動的情況.然后通過錄像的回放，選擇小物塊運動路徑上合適的一點作為測量參考點，得到小物塊相對于該點的運動距離L與運動時間t的數(shù)據(jù).③該同學(xué)選取部分實驗數(shù)據(jù)，畫出了eq\f(2L,t)－t圖像，利用圖像數(shù)據(jù)得到小物塊下滑的加速度大小為5.6m/s2.④再次調(diào)節(jié)墊塊，改變木板的傾角，重復(fù)實驗.回答以下問題：當(dāng)木板的傾角為37°時，所繪圖像如圖乙所示.由圖像可得，物塊過測量參考點時速度的大小為_______m/s；選取圖線上位于坐標(biāo)紙網(wǎng)格交叉點上的A、B兩點，利用A、B兩點數(shù)據(jù)得到小物塊下滑加速度的大小為_______m/s2.(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)答案0.32或0.333.1解析根據(jù)勻變速直線運動的位移與時間的關(guān)系式得L＝v0t＋eq\f(1,2)at2，所以eq\f(2L,t)＝2v0＋at，即eq\f(2L,t)－t圖像的縱截距為2v0，斜率為加速度a，由題圖乙知2v0＝65×10－2m/s，所以初速度v0≈0.33m/s加速度a＝eq\f((185－70)×10－2,(39.5－2)×10－2)m/s2≈3.1m/s2創(chuàng)新點分析創(chuàng)新點分析(1)利用錄像回放取得數(shù)據(jù)。(2)利用eq\f(2L,t)－t圖像計算加速度?！镜淅?】(多選)物理學(xué)中有一些經(jīng)典實驗通過巧妙的設(shè)計使用簡陋的器材揭示了深刻的物理本質(zhì)。伽利略的斜面實驗揭示了勻變速直線運動規(guī)律。某同學(xué)用現(xiàn)代實驗器材改進伽利略的經(jīng)典斜面實驗。如圖甲所示，他讓一小球從固定斜面頂端O處靜止釋放，小球經(jīng)過A處到達斜面底端B處，通過A、B兩處安裝傳感器測出A、B間的距離x及小球在AB段運動的時間t。改變A點及A處傳感器的位置，重復(fù)多次實驗，計算機作出eq\f(x,t)-t圖像如圖乙所示。下列說法正確的是()A．小球在斜面上運動的平均速度大小為6m/sB．小球運動到斜面底端時速度大小為6m/sC．小球在斜面上運動的加速度大小為6m/s2D．小球在斜面上運動的時間為2s解析：選BC由勻變速運動規(guī)律有vB＝vA＋at，x＝vAt＋eq\f(1,2)at2，可得eq\f(x,t)＝vB－eq\f(1,2)at，由圖乙知，小球運動到斜面底端時速度大小為vB＝6m/s，B正確；小球在斜面上做勻加速運動，平均速度小于6m/s，A錯誤；由－eq\f(1,2)a＝－eq\f(6,2)m/s2可得，小球在斜面上運動的加速度大小為a＝6m/s2，C正確；由vB＝at0可得，小球在斜面上運動的時間為t0＝1s，D錯誤。創(chuàng)新點分析創(chuàng)新點分析(1)利用傳感器獲取數(shù)據(jù)。(2)利用eq\f(x,t)-t圖像計算加速度的大小。1．在某次實驗中，如圖1所示為一次記錄小車運動情況的紙帶，其中A、B、C、D、E為相鄰的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s。(1)根據(jù)__________________________________________，可判定小車做____________運動。(2)計算各點瞬時速度，vB＝______m/s，vC＝______m/s，vD＝________m/s。(3)以打A點為計時起點，在圖2所示坐標(biāo)中作出小車的v-t圖線，并根據(jù)圖線求出a＝________。(4)圖線與縱軸交點的物理意義是________________。解析：(1)由題圖1紙帶可知，xBC－xAB＝xCD－xBC＝xDE－xCD＝12.6mm，由此可知，小車在相等時間間隔內(nèi)的位移之差是一個定值，且小車在運動過程中，在相等時間內(nèi)的位移變大，故小車做勻加速直線運動。(2)計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s，小車的瞬時速度vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(0.0276m,2×0.1s)＝0.138m/s，vC＝eq\f(xAD－xAB,2T)＝eq\f(0.0603m－0.0075m,2×0.1s)＝0.264m/s，vD＝eq\f(xAE－xAC,2T)＝eq\f(0.1056m－0.0276m,2×0.1s)＝0.390m/s。(3)應(yīng)用描點法作圖，a＝eq\f(Δv,Δt)＝1.26m/s2。(4)v-t圖線延長與縱軸相交，交點表示計數(shù)點A對應(yīng)的速度大小。答案：(1)紙帶上相等時間間隔位移差為定值，計數(shù)點間距依次增大勻加速直線(2)0.1380.2640.390(3)如解析圖所示1.26m/s2(4)計數(shù)點A對應(yīng)的速度2．某同學(xué)用“實驗圖示記心中”所示的實驗裝置研究勻變速直線運動，實驗步驟如下：A．安裝好實驗器材；B．讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一系列小點，重復(fù)幾次，選出一條點跡比較清晰的紙帶，從便于測量的點開始，每五個點取一個計數(shù)點，如圖所示紙帶中a、b、c、d等點；C．測出x1、x2、x3、……結(jié)合上述實驗步驟，請你繼續(xù)完成下列任務(wù)：(1)實驗中，除打點計時器(含紙帶、復(fù)寫紙)、小車、一端附有滑輪的長木板、細繩、鉤碼、導(dǎo)線及開關(guān)外，在下列的儀器和器材中，必須使用的有________。(填選項代號)A．電壓合適的50Hz交流電源B．電壓可調(diào)的直流電源C．秒表D．刻度尺E．天平F．重錘G．彈簧測力計H．滑動變阻器(2)如果小車做勻加速運動，所得紙帶如圖所示，則x1、x2、x3的關(guān)系是____________________，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則打c點時小車的速度大小是________________________________________________________________________。(3)如果小車做勻加速直線運動，測出前六段相等時間內(nèi)的位移分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6，已知打點計時器打點的時間間隔是t，則小車的加速度a的表達式為：________________________________________________________________________。[答案](1)AD(2)x3－x2＝x2－x1eq\f(x2＋x3,10t)(3)a＝eq\f(x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3,225t2)3．某同學(xué)用打點計時器研究小車的勻變速直線運動，他將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，實驗時得到一條紙帶如圖所示，他在紙帶上便于測量的地方選取第一個計數(shù)點，在這點下標(biāo)明A，第六個點下標(biāo)明B，第十一個點下標(biāo)明C，第十六個點下標(biāo)明D，第二十一個點下標(biāo)明E。測量時發(fā)現(xiàn)B點已模糊不清，他只測得AC長為14.56cm，CD長為11.15cm，DE長為13.73cm。(1)為了探究勻變速直線運動的規(guī)律，該同學(xué)所取的計數(shù)點個數(shù)________。(填字母序號)A．偏少B．偏多C．合適(2)若小車是做勻變速直線運動，由該同學(xué)所測的實驗數(shù)據(jù)，請你幫他求出：打C點時小車的瞬時速度vC＝________m/s，小車的加速度a＝________m/s2，AB的距離應(yīng)為________cm，打A點時小車的瞬時速度vA＝________m/s。(計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字)解析：(1)本實驗根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，應(yīng)多取一些數(shù)據(jù)，根據(jù)作差法求出加速度，再求平均值，而該同學(xué)只取兩組數(shù)據(jù)，計數(shù)點偏少，故A正確。(2)由題意可知相鄰的計數(shù)點間的時間間隔T＝0.1s，根據(jù)勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，得：vC＝eq\f(xAE,4T)＝eq\f(0.1456＋0.1115＋0.1373,0.4)m/s＝0.986m/s由于AC間的時間間隔2T＝0.2s，CE間的時間間隔也為2T＝0.2s，根據(jù)勻變速直線運動的推論公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小，a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)，代入數(shù)據(jù)得a＝2.58m/s2；根據(jù)勻變速直線運動的推論公式xm－xn＝(m－n)aT2，xDE－xCD＝Δx＝2.58cmxCD－xAB＝2Δx所以：xAB＝xCD－2Δx＝5.99cm根據(jù)勻變速直線運動速度時間公式得：vC＝vA＋2aT解得：vA＝0.986m/s－0.2×2.58m/s＝0.470m/s。答案：(1)A(2)0.9862.585.990.4704．如圖所示，是某同學(xué)由打點計時器得到的表示小車運動過程的一條清晰紙帶，紙帶上兩相鄰計數(shù)點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的頻率f＝50Hz，其中x1＝7.05cm、x2＝7.68cm、x3＝8.33cm、x4＝8.95cm、x5＝9.61cm、x6＝10.26cm。(1)下表列出了打點計時器打下B、C、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D、E兩點時小車的瞬時速度。(保留三位有效數(shù)字)位置BCDEF速度(m·s－1)0.7370.8010.994(2)以A點為計時起點，在坐標(biāo)圖中畫出小車的速度—時間圖線。[答案如下圖](3)根據(jù)你畫出的小車的速度—時間圖線計算出小車的加速度a＝________m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)(4)如果當(dāng)時電網(wǎng)中交變電流的頻率是f＝49Hz，而做實驗的同學(xué)并不知道，由此引起的系統(tǒng)誤差將使加速度的測量值比實際值偏________。(選填“大”或“小”)[答案](1)0.8640.928(3)0.63(4)大5．在做“研究勻變速直線運動”的實驗時，某同學(xué)得到一條用打點計時器打下的紙帶，如圖所示，各個計數(shù)點已經(jīng)在紙帶上標(biāo)出，圖中每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點沒有畫出，打點計時器接頻率f＝50Hz的交流電源。(1)該實驗__________平衡摩擦力，__________滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于木塊的質(zhì)量(填“需要”“不需要”)；(2)打下計數(shù)點6時紙帶的速度v6＝__________(用給定字母表示)；(3)物體加速度為a＝___________________________________(用給定字母表示)；(4)如果交變電流的頻率f＞50Hz，但當(dāng)時做實驗的同學(xué)并不知道，那么測得的加速度值比真實值__________(選填“偏大”或“偏小”)。答案(1)不需要不需要(2)eq\f(（x3＋x4）f,10)(3)eq\f(（x4＋x3－x2－x1）f2,200)(4)偏小解析(1)本實驗是研究勻變速直線運動的規(guī)律，即只需要測出木塊運動的加速度和速度，而不需要測出合力的大小，故不需要平衡摩擦力，也不需要滿足鉤碼的質(zhì)量遠遠小于木塊的質(zhì)量。(2)相鄰計數(shù)點有四個點沒有畫出，則時間間隔為t＝5T＝eq\f(5,f)根據(jù)勻變速直線運動的平均速度等于中間時刻的瞬時速度，有v6＝eq\f(x3＋x4,2t)＝eq\f(（x3＋x4）f,10)。(3)根據(jù)勻變速直線運動的判別式有x3－x1＝4a1t2x4－x2＝4a2t2可求得平均加速度為a＝eq\f(a1＋a2,2)＝eq\f(（x4＋x3－x2－x1）f2,200)。(4)根據(jù)勻變速直線運動的判別式可知加速度的測量值為a＝eq\f(Δx,T2)＝Δx·f2故頻率f＞50Hz時，測量值的頻率偏小，所求得的加速度偏小。6．用圖甲所示的實驗裝置來測量勻變速直線運動的加速度。(1)實驗的主要步驟：①用游標(biāo)卡尺測量遮光片的寬度d，結(jié)果如圖乙所示，讀得d＝__________mm；②用刻度尺測量A點到光電門所在位置B點之間的水平距離x；③滑塊從A點靜止釋放(已知砝碼落地前遮光片已通過光電門)；④讀出遮光片通過光電門所用的時間t；⑤改變光電門的位置，滑塊每次都從A點靜止釋放，測量相應(yīng)的x值并讀出t值。(2)根據(jù)實驗測得的數(shù)據(jù)，以x為橫坐標(biāo)，eq\f(1,t2)為縱坐標(biāo)，在坐標(biāo)紙中作出eq\f(1,t2)－x圖線如圖7所示，求得該圖線的斜率k＝__________m－1s－2；由此進一步求得滑塊的加速度a＝__________m·s－2。(計算結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)圖7答案(1)6.60(2)2.38×104(3)0.518解析(1)①主尺刻度為6mm，分尺刻度為0.05mm×12＝0.60mm，最終刻度為6.60mm。(2)滑塊通過光電門的瞬時速度為v＝eq\f(d,t)，根據(jù)速度位移公式得v2＝2ax，有eq\f(d2,t2)＝2ax，整理得eq\f(1,t2)＝eq\f(2ax,d2)，根據(jù)圖像知圖線的斜率為k＝eq\f(（2.0－1.0）×104,0.7－0.28)≈2.38×104m－1·s－2；根據(jù)k＝eq\f(2a,d2)得a＝eq\f(kd2,2)＝eq\f(2.38×104×6.602×10－6,2)m/s2＝0.518m/s2。7．如圖所示為某同學(xué)在做勻變速直線運動實驗中獲得的一條紙帶．(1)已知使用電磁打點計時器，它的工作電壓是________V．打點計時器電源頻率為50Hz，則紙帶上打相鄰兩點的時間間隔為________s.(2)A、B、C、D是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，則計數(shù)點之間的時間間隔是________s．從圖中讀出A、B兩點間距x＝________m；C點對應(yīng)的速度大小是________m/s，勻變速直線運動的加速度大小為________m/s2.(3)下列說法正確的是________．A．使用時應(yīng)當(dāng)先釋放小車，讓其運動起來，再接通電源B．也可使用干電池作為打點計時器的電源C．每打完一條紙帶，要及時切斷打點計時器的電源D．對紙帶處理時，要從打出的紙帶中選擇一條點跡清晰的紙帶進行處理答案(1)80.02(2)0.10.00700.10.2(3)CD解析(1)電磁打點計時器是使用交變電源的計時儀器，它的工作電壓是8V；當(dāng)電源的頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一次點．(2)每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，則計數(shù)點之間的時間間隔是T＝5×0.02s＝0.1s，從題圖中讀出A、B兩點間距x＝0.70cm＝0.0070m；根據(jù)做勻變速直線運動的物體在一段時間內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度，則有C點速度大小等于vC＝eq\f(xBD,2T)＝eq\f(0.90＋1.10,2×0.1)×10－2m/s＝0.1m/s，小車的加速度大小為a＝eq\f(xCD－xBC,T2)＝eq\f(0.002,0.12)m/s2＝0.2m/s2.(3)在使用打點計時器時應(yīng)先打開電源再釋放小車，故A錯誤；為了使打點計時器工作，必須使用交變電源，故B錯誤；每打完一條紙帶，要及時切斷打點計時器的電源，故C正確；對紙帶處理時，要從打出的紙帶中選擇一條點跡清晰的紙帶進行處理，故D正確．1.(2016·天津高考)某同學(xué)利用如圖所示裝置研究小車的勻變速直線運動。(1)實驗中，必須的措施是________。A．細線必須與長木板平行B．先接通電源再釋放小車C．小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量D．平衡小車與長木板間的摩擦力(2)他實驗時將打點計時器接到頻率為50Hz的交流電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示(每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)。s1＝3.59cm，s2＝4.41cm，s3＝5.19cm，s4＝5.97cm，s5＝6.78cm，s6＝7.64cm。則小車的加速度a＝________m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝________m/s。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)利用打點計時器研究小車的勻變速直線運動時，為順利完成實驗，保證實驗效果，細線與長木板要平行，否則小車受力會發(fā)生變化，選項A正確；為打的點盡量多些，需先接通電源，再釋放小車，選項B正確；本題中只要保證小車做勻變速運動即可，無需保證小車質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量，選項C錯誤；同理，小車與長木板間可以有不變的摩擦力，無需平衡摩擦力，選項D錯誤。故必要的措施是A、B選項。(2)由s4－s1＝3aT2、s5－s2＝3aT2、s6－s3＝3aT2知加速度a＝eq\f(s4＋s5＋s6－s1－s2－s3,9T2)＝0.80m/s2打B點時小車的速度vB＝eq\f(s1＋s2,2T)＝0.40m/s。答案：(1)AB(2)0.800.402.(2016·海南高考)某同學(xué)利用圖(a)所示的實驗裝置探究物塊速度隨時間的變化。物塊放在桌面上，細繩的一端與物塊相連，另一端跨過滑輪掛上鉤碼。打點計時器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50Hz。紙帶穿過打點計時器連接在物塊上。啟動打點計時器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運動。打點計時器打出的紙帶如圖(b)所示(圖中相鄰兩點間有4個點未畫出)。(a)(b)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認為物塊的運動為勻加速運動?；卮鹣铝袉栴}：(1)在打點計時器打出B點時，物塊的速度大小為____m/s。在打出D點時，物塊的速度大小為________m/s。(保留兩位有效數(shù)字)(2)物塊的加速度大小為________m/s2。(保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)根據(jù)勻變速直線運動的中間時刻的速度等于該過程的平均速度，可知vB＝eq\f(xAC,2T)＝eq\f(4.61＋6.59,0.2)×10－2m/s＝0.56m/s，vD＝eq\f(xCE,2T)＝eq\f(8.61＋10.61,0.2)×10－2m/s＝0.96m/s。(2)由逐差法可得加速度a＝eq\f(xCE－xAC,4T2)＝eq\f(10.61＋8.61－6.59－4.61,4×0.12)×10－2m/s2＝2.0m/s2。答案：(1)0.560.96(2)2.03.(2017·全國卷Ⅰ)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(a)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(b)記錄了桌面上連續(xù)的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(b)可知，小車在桌面上是________(填“從右向左”或“從左向右”)運動的。(2)該小組同學(xué)根據(jù)圖(b)的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖(b)中A點位置時的速度大小為________m/s，加速度大小為________m/s2。(結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字)解析：(1)由于小車在水平桌面上運動時必然受到阻力作用，做勻減速直線運動，相鄰水滴(時間間隔相同)的位置間的距離逐漸減小，所以由題圖(b)可知，小車在桌面上是從右向左運動的。(2)滴水計時器每30s內(nèi)共滴下46個小水滴，其滴水的時間間隔為T＝eq\f(30,46－1)s＝eq\f(2,3)s。根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律，可得小車運動到題圖(b)中A點位置時的速度大小為vA＝eq\f(0.117＋0.133,2T)m/s≈0.19m/s。根據(jù)逐差法，共有5組數(shù)據(jù)，舍去中間的一組數(shù)據(jù)，則加速度a＝eq\f(x4＋x5－x1－x2,6T2)＝eq\f(100＋83－150－133×0.001,6×\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)))2)m/s2≈－0.037m/s2。因此加速度的大小為0.037m/s2答案：(1)從右向左(2)0.190.0374.(2017·全國卷Ⅱ)某同學(xué)研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器。實驗步驟如下：①如圖(a)，將光電門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τ谛泵娴奈恢?，令滑塊從斜面上方由靜止開始下滑；②當(dāng)滑塊上的擋光