备战2025年高考物理考点一遍过学案考点04 实验：研究匀变速直线运动

这是一份备战2025年高考物理考点一遍过学案考点04 实验：研究匀变速直线运动，共14页。学案主要包含了实验中纸带的处理方法，实验的注意事项等内容，欢迎下载使用。
一、实验中纸带的处理方法
1．判定物体的运动性质
（1）若纸带上各相邻点间距相等，则物体做匀速运动。
（2）若相邻计数点时间间隔为T，计算各个连续相等时间内位移的差Δx，若Δx=aT2（恒量），则物体做匀变速直线运动。
2．某点瞬时速度的计算
根据在匀变速直线运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中点时刻的瞬时速度：vn=，即n点的瞬时速度等于（n–1）点和（n+1）点间的平均速度。[
3．加速度的计算：一般有两种方法
（1）利用“逐差法”求加速度
由于物体做匀变速运动，所以满足在连续相等的时间间隔内位移差相等，即Δx=aT2，可得a=。但利用一个Δx求得的加速度偶然误差太大，为了减小实验中的偶然误差，分析纸带时，纸带上的各段位移最好都用上，方法如下：
（a）如图所示，若为偶数段，设为6段，则，，，然后取平均值，即 或由直接求得；
（b）若为奇数段，则中间段往往不用，如5段，则不用第三段，则，，然后取平均值，即；或去掉一段变为偶数段由；
（2）先求出第n点时纸带的瞬时速度（一般要5点以上），然后作出v–t图象，用v–t图象的斜率求物体运动的加速度。
二、实验的注意事项
（1）平行：纸带、细绳要和木板平行。
（2）两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带。
（3）防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。
（4）减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。
a．作出速度—时间图象，通过图象的斜率求解物体的加速度；
b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。
三、依据纸带判断物体是否做匀变速运动的方法
（1）x1、x2、x3…xn是相邻两计数点间的距离。
（2）Δx是两个连续相等的时间里的位移差：Δx1=x2–x1，Δx2=x3–x2…。
（3）T是相邻两计数点间的时间间隔：T=0.02n（打点计时器的频率为50 Hz，n为两计数点间计时点的间隔数）。
（4）Δx=aT2，因为T是恒量，做匀变速直线运动的小车的加速度a也为恒量，所以Δx必然是个恒量。这表明：只要小车做匀加速直线运动，它在任意两个连续相等的时间里的位移之差就一定相等。
（2018·高三理综物理最新信息卷）实验小组采用如图甲所示实验装置测量木块与木板间动摩擦因数μ，提供的器材有：带定滑轮的长木板，有凹槽的木块，质量为20 g的钩码若干，打点计时器，电源，纸带，细线等。实验中将部分钩码悬挂在细线下，剩余的钩码放在木块的凹槽中，保持长木板水平，利用打出的纸带测量木块的加速度。
(1)正确进行实验操作，得到一条纸带，从某个清晰的打点开始，依次标注0、1、2、3、4、5、6，分别测出位置0到位置3、位置6间的距离，如图乙所示。已知打点周期T=0.02 s，则木块的加速度a=__。
(2)将木块凹槽中的钩码逐个添加到细线下端，改变悬挂钩码的总质量m，测得相应的加速度a，作出a–m图象如图丙所示。已知当地重力加速度，则木块与木板间动摩擦因数μ=________。(保留两位有效数字)
(3)实验中________(选填“需要”或“不需要”)满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。
【参考答案】（1）3.33 （2）0.34 （3）不需要
(3)实验中没有采用细线拉力等于重力，所以不需要满足悬挂钩码总质量远小于木块和槽中钩码总质量。
1．利用打点计时器研究匀变速运动的实验中，接通电源与释放纸带（或物体），这两个操作时刻的关系应当是
A．先接通电源，后释放纸带
B．先释放纸带，后接通电源
C．释放纸带的同时接通电源
D．先接通电源或先释放纸带都可以
【答案】A
【解析】因为整个实验过程非常短暂，如果先释放纸带后接通电源，则在纸带上打出的点迹非常少，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以使打点稳定，提高纸带利用率，可以使纸带上打满点，故A正确。
如图是某同学在做匀变速直线运动实验中获得的一条纸带。
（1）已知打点计时器电源频率为50 Hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________s。
（2）A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出。从图中读出A、B两点间距x=________cm；C点对应的速度是____________m/s。
【参考答案】（1）0.02 （2）0.70 0.10
【名师点睛】要提高应用匀变速直线的规律以及推论解答实验问题的能力，在平时练习中要加强基础知识的理解与应用。
1．（2018·山东实验中学）某实验小组计划做“探究滑块与木板间动摩擦因数”实验，设计的实验装置如图1所示
(1)某同学打出了所示的一条纸带，每两点间还有4个点没有画出来，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，打点计时器的电源频率为50 Hz，该滑块做匀变速直线运动的加速度a=___________m／s2，(结果保留3位有效数字)
(2)根据实验数据，作出的小车加速度a与传感器示数F的关系图像如图3所示，则滑块和滑轮的总质量为__________kg。滑块与木板间的动摩擦因数为___________(g=10 m／s2)(结果均保留1位有效数字)
【答案】（1）1.95 （2）0.5 0.2
1．（1）关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是
A．电磁打点计时器使用的是4~6 V的直流电源
B．在使用打点计时器时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快
（2）在研究匀变速直线运动的实验中电源频率为50 Hz，如图所示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的记数点，相邻记数点间有4个计时点未标出，设A点为计时起点
①BE间的平均速度 QUOTE = m/s。
②C点的瞬时速度vC= m/s。
③小车的加速度a= m/s2。
2．利用打点计时器探究小车的速度随时间变化的规律。其中交变电流的频率为50 Hz，如图给出了该次实验中，从A点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中A、B、C、D、E、F、G都为计数点。测得各计数点到A点的距离分别为:d1=1.40 cm，d2=3.29 cm，d3=5.69 cm，d4=8.59 cm，d5=12.00 cm，d6=15.90 cm。
（1）如果该纸带A端与小车相连，则小车的运动方向为 （选填“A→B”或“B→A”），且小车做 （填“匀加速”“匀减速”或“变加速”）直线运动。
（2）在打计数点F时，小车运动的瞬时速度为vF= m/s，小车的加速度大小为a= m/s2。
（本小题计算结果数值均保留两位有效数字）
（3）如果当时电网中交变电流的电压略偏小，但仍然稳定。而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。
3．（2018·广东佛山顺德区）某同学利用自由落体运动来研究匀变速直线运动的规律，设计了如图所示的装置。实验中将打点计时器固定在竖直方向上，质量为m1的物体A与质量为m2的物体B（m1