2024-2025年高考物理實(shí)驗(yàn)方法逐差法含解析

PAGE2025年高考物理試驗(yàn)方法：逐差法在用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶測(cè)加速度的試驗(yàn)中，我們用逐差法計(jì)算加速度。計(jì)算加速度的基本公式：公式推導(dǎo)：依據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有=1\*GB3①，=2\*GB3②，但，所以=3\*GB3③，=2\*GB3②-=3\*GB3③得，所以，即逐差法計(jì)算加速度的公式：假如測(cè)得6個(gè)數(shù)據(jù)：、、、、、，則.公式推導(dǎo)：因?yàn)?，，?式相加得，得同理，以上3式相加得：，所以。為什么要用逐差法測(cè)加速度？早期的物理教科書(shū)，只有公式，因?yàn)轭}目所給的數(shù)據(jù)用哪一組計(jì)算都相等。后來(lái)為了聯(lián)系實(shí)際，題目中給的數(shù)據(jù)用，，，，幾個(gè)公式算的加速度都不相等或不都相等（因?yàn)樽x數(shù)是這樣的），究竟哪一個(gè)答案對(duì)呢？有人想出一個(gè)方法，就是求平均值，即，細(xì)心的人會(huì)發(fā)覺(jué)，這個(gè)“平均值”并不能表示平均值，因?yàn)槭聦?shí)上這個(gè)“平均值”是=，還是只用了6個(gè)數(shù)據(jù)中的2個(gè)數(shù)據(jù)。后來(lái)，采納高校物理中的“逐差法”，得到了上述公式，這樣，題目給出的6個(gè)數(shù)據(jù)都用上了，這才是真正的平均值。那么，假如題目給出的是7個(gè)數(shù)據(jù)、、、、、，呢？我們就用這個(gè)公式來(lái)計(jì)算，放棄這個(gè)數(shù)據(jù)了。例1.某同學(xué)用下圖所示的試驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，其中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源為溝通電源，可以運(yùn)用的頻率有和。打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學(xué)在試驗(yàn)中沒(méi)有記錄溝通電的頻率，須要用試驗(yàn)數(shù)據(jù)和其它題給條件進(jìn)行推算。(1) 若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用和圖（b）中給出的物理量可以寫(xiě)出：在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，重物下落的速度大小為_(kāi)_____________，打出C點(diǎn)時(shí)重物下落的速度大小為_(kāi)____________，重物下落的加速度大小為_(kāi)____________。(2)已測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俣却笮?，試?yàn)中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%，由此推算出為_(kāi)_________。【答案】⑴，，；⑵40【解析】⑴由于重物勻加速下落，各相鄰點(diǎn)之間時(shí)間間隔相同，因此點(diǎn)應(yīng)是從運(yùn)動(dòng)到的過(guò)程的中間時(shí)刻，由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論可得：點(diǎn)的速度等于段的平均速度，即由于，故同理可得勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度故 ①⑵重物下落的過(guò)程中，由牛頓其次定律可得： ②由已知條件 ③由②③得 代入①得：，代入數(shù)據(jù)得例2.某同學(xué)利用圖示裝置探討小車(chē)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)①試驗(yàn)中必要的措施是A.細(xì)線必需與長(zhǎng)木板平行B.先接通電源再釋放小車(chē)C.小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量D.平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力②他試驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50HZ的溝通電源上，得到一條紙帶，打出的部分計(jì)數(shù)點(diǎn)如圖所示（每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)，圖中未畫(huà)出）；s1=3.59cm；s2=4.41cm；s3=5.19cm；s4=5.97cm；s5=6.78cm；s6=7.64cm；則小車(chē)的加速度a=m/s2（要求充分利用測(cè)量數(shù)據(jù)），打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=m/s；（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）【解析】①略②兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔，由逐差法得==打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)的速度=【答案】①AB②0.800.40例3.某學(xué)生用圖（a）所示的試驗(yàn)裝置測(cè)量物塊與斜面的動(dòng)摩擦因數(shù)。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，物塊下滑過(guò)程中所得到的紙帶的一部分如圖（b）所示，圖中標(biāo)出了五個(gè)連續(xù)點(diǎn)之間的距離。物塊下滑時(shí)的加速度a=m/s2，打C點(diǎn)時(shí)物塊的速度v=m/s;已知重力加速度大小為g，為求出動(dòng)摩擦因數(shù)，還必需測(cè)量的物理量是（填正確答案標(biāo)號(hào)）A物塊的質(zhì)量B斜面的高度C斜面的傾角【解析】依據(jù)逐差法公式【答案】（1）3.25；1.79；（2）C例4.現(xiàn)用頻閃照相方法來(lái)探討物塊的變速運(yùn)動(dòng)。在一小物塊沿斜面對(duì)下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，用頻閃相機(jī)拍攝的不同時(shí)刻物塊的位置如圖所示。拍攝時(shí)頻閃頻率是10Hz;通過(guò)斜面上固定的刻度尺讀取的5個(gè)連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度/h和斜面的長(zhǎng)度/s數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g=9.80m/s2。依據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)物塊的加速度a=m/s2(保留3位有效數(shù)字)。(2)因?yàn)榭芍泵媸谴植诘?。【解析?1)依據(jù)逐差法公式，加速度大小為：(2)假如斜面是光滑的，加速度應(yīng)當(dāng)為，因?yàn)閷?shí)際加速度小于光滑斜面的加速度，所以斜面是粗糙的。例5.小球作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的頻閃照片如圖所示。已知頻閃周期T=0.1s，小球相鄰位置間距（由照片中的刻度尺量得）分別為OA=6.51cm，AB=5.59cm，BC=4.70cm，CD=3.80cm，DE=2.89cm，EF=2.00cm.小球在位置A時(shí)速度大小=▲m/s，小球運(yùn)動(dòng)的加速度=▲m/s2【解析】，依據(jù)逐差法公式?！敬鸢浮?.605點(diǎn)評(píng)：公式來(lái)源于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打的點(diǎn)的計(jì)算，把它遷移到頻閃照片上。同學(xué)們要會(huì)遷移學(xué)問(wèn)。目前流行一種說(shuō)法（有一本書(shū)名）叫“細(xì)微環(huán)節(jié)確定成敗”。物理試驗(yàn)題常?？技?xì)微環(huán)節(jié)。本題便是其中之一。小結(jié)：（1）逐差法計(jì)算加速度的公式不僅可以用在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶的數(shù)據(jù)處理，也可應(yīng)用到拍攝照片的數(shù)據(jù)處理。（2）逐差法公式不僅可以應(yīng)用到“探討勻變速運(yùn)動(dòng)”的試驗(yàn)中，也可用到“探究加速度與受力及質(zhì)量的關(guān)系”的試驗(yàn)中。還可以用到“驗(yàn)證機(jī)械能守恒”在試驗(yàn)中。（3）逐差法公式不僅可用在自由落體運(yùn)動(dòng)中，也可以用在斜面運(yùn)動(dòng)中?？梢?jiàn)，逐差法在物理試驗(yàn)中的應(yīng)用還是很大的，許多的，很廣泛的。新題速遞2024江蘇省卷第11題11.（10分）疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開(kāi)展試驗(yàn)探究.用手機(jī)拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來(lái)測(cè)量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，試?yàn)裝置如題11-1圖所示.（1）家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作試驗(yàn)中下落物體的是________.（2）下列主要操作步驟的正確依次是_______.（填寫(xiě)各步驟前的序號(hào)）①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機(jī)固定在三角架上，調(diào)整好手機(jī)鏡頭的位置④打開(kāi)手機(jī)攝像功能，起先攝像（3）停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如題11-2圖所示.已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時(shí)間間隔為，刻度尺的分度值是，由此測(cè)得重力加速度為_(kāi)______.（4）在某次試驗(yàn)中，小明釋放小球時(shí)手稍有晃動(dòng)，視頻顯示小球下落時(shí)偏離了豎直方向.從該視頻中截取圖片，_______（選填“仍能”或“不能”）用（3）問(wèn)中的方法測(cè)出重力加速度.【答案】11.（1）小鋼球（2）①③④②（3）9.6（9.5~9.7都算對(duì)）（4）仍能【解析】（3）由此測(cè)得重力加速度為，，，，代入得。2024年高考全國(guó)3卷第22題.（5分）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)重力加速度的試驗(yàn)。試驗(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0.1s拍1幅照片。（1）若要從拍得的照片中獲得必要的信息，在此試驗(yàn)中還必需運(yùn)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試驗(yàn)中的運(yùn)用方法。答：（3）試驗(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=24.5cm、ac=58.7cm，則該地的重力加速度大小為g=___m/s2。（保留2位有效數(shù)字）【答案】22.（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】（3）2024年高考22題．（5分）某探究小組為了探討小車(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。試驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車(chē)旁，如圖（a）所示。試驗(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30s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)依據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)推斷出小車(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2位有效數(shù)字）【解析】減速運(yùn)動(dòng)，T=．【答案】22.（1）從左向右（2）0.190.0372024年全國(guó)2卷第22題．（5分）如圖（a），某同學(xué)設(shè)計(jì)了測(cè)量鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)的試驗(yàn)。所用器材有：鐵架臺(tái)、長(zhǎng)木板、鐵塊、米尺、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻率50Hz的溝通電源，紙帶等。回答下列問(wèn)題：（1）鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)μ=（用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示）（2）某次試驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾