備戰(zhàn)2020年高考物理 一遍過(guò)考點(diǎn)04 實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)（含解析）

實(shí)驗(yàn)：研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)一、實(shí)驗(yàn)中紙帶的處理方法1判定物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)（1）若紙帶上各相鄰點(diǎn)間距相等，則物體做勻速運(yùn)動(dòng)。（2）若相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)間間隔為T(mén)，計(jì)算各個(gè)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)位移的差x，若x=aT2（恒量），則物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。2某點(diǎn)瞬時(shí)速度的計(jì)算根據(jù)在勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，某段時(shí)間內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度：vn=，即n點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于（n1）點(diǎn)和（n+1）點(diǎn)間的平均速度。3加速度的計(jì)算：一般有兩種方法（1）利用“逐差法”求加速度由于物體做勻變速運(yùn)動(dòng)，所以滿(mǎn)足在連續(xù)相等的時(shí)間間隔內(nèi)位移差相等，即x=aT2，可得a=。但利用一個(gè)x求得的加速度偶然誤差太大，為了減小實(shí)驗(yàn)中的偶然誤差，分析紙帶時(shí)，紙帶上的各段位移最好都用上，方法如下：（a）如圖所示，若為偶數(shù)段，設(shè)為6段，則，然后取平均值，即或由直接求得；（b）若為奇數(shù)段，則中間段往往不用，如5段，則不用第三段，則，然后取平均值，即；或去掉一段變?yōu)榕紨?shù)段由；（2）先求出第n點(diǎn)時(shí)紙帶的瞬時(shí)速度（一般要5點(diǎn)以上），然后作出vt圖象，用vt圖象的斜率求物體運(yùn)動(dòng)的加速度。二、實(shí)驗(yàn)的注意事項(xiàng)（1）平行：紙帶、細(xì)繩要和木板平行。（2）兩先兩后：實(shí)驗(yàn)中應(yīng)先接通電源，后讓小車(chē)運(yùn)動(dòng)；實(shí)驗(yàn)完畢應(yīng)先斷開(kāi)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(chē)停止運(yùn)動(dòng)，防止鉤碼落地和小車(chē)與滑輪相撞。（4）減小誤差：小車(chē)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67個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)為宜。a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；b剪下相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶緊排在一起求解加速度。三、依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速運(yùn)動(dòng)的方法（1）x1、x2、x3xn是相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離。（2）x是兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移差：x1=x2x1，x2=x3x2。（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）x=aT2，因?yàn)門(mén)是恒量，做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的小車(chē)的加速度a也為恒量，所以x必然是個(gè)恒量。這表明：只要小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移之差就一定相等。實(shí)驗(yàn)小組采用如圖甲所示實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)，提供的器材有：帶定滑輪的長(zhǎng)木板，有凹槽的木塊，質(zhì)量為20 g的鉤碼若干，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，電源，紙帶，細(xì)線(xiàn)等。實(shí)驗(yàn)中將部分鉤碼懸掛在細(xì)線(xiàn)下，剩余的鉤碼放在木塊的凹槽中，保持長(zhǎng)木板水平，利用打出的紙帶測(cè)量木塊的加速度。（1）正確進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，得到一條紙帶，從某個(gè)清晰的打點(diǎn)開(kāi)始，依次標(biāo)注0、1、2、3、4、5、6，分別測(cè)出位置0到位置3、位置6間的距離，如圖乙所示。已知打點(diǎn)周期T=0.02 s，則木塊的加速度a=_。（2）將木塊凹槽中的鉤碼逐個(gè)添加到細(xì)線(xiàn)下端，改變懸掛鉤碼的總質(zhì)量m，測(cè)得相應(yīng)的加速度a，作出am圖象如圖丙所示。已知當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋瑒t木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)=_。（保留兩位有效數(shù)字）（3）實(shí)驗(yàn)中_（選填“需要”或“不需要”）滿(mǎn)足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量?！緟⒖即鸢浮浚?）3.33 （2）0.34 （3）不需要【詳細(xì)解析】（1）木塊的加速度；（2）設(shè)木塊的質(zhì)量為M，根據(jù)牛頓第二定律有，又，可解得加速度，由丙圖可知，當(dāng)m=0時(shí)，則木塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.34；（3）實(shí)驗(yàn)中沒(méi)有采用細(xì)線(xiàn)拉力等于重力，所以不需要滿(mǎn)足懸掛鉤碼總質(zhì)量遠(yuǎn)小于木塊和槽中鉤碼總質(zhì)量。1（2019·云南省玉溪市民族中學(xué)高一月考）在“探究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打點(diǎn)以記錄小車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況。在這一實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)操作以下實(shí)驗(yàn)步驟A將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在平板上，并接好電路B將紙帶固定在小車(chē)尾部，并穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔C把一條細(xì)繩拴在小車(chē)上，細(xì)繩跨過(guò)定滑輪，下面吊著適當(dāng)重的鉤碼D拉住紙帶，將小車(chē)靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先放開(kāi)紙帶，再接通電源E斷開(kāi)電源，取下紙帶其中錯(cuò)誤的步驟有：（1）_，正確步驟應(yīng)該為_(kāi)；（2）電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作時(shí)連接的是4-6 V的低壓_電源；（3）如果打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源頻率為50 Hz，實(shí)驗(yàn)時(shí)得到如圖所示的紙帶，設(shè)O點(diǎn)是計(jì)數(shù)的起始點(diǎn)，且兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未標(biāo)出.則打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)物體的瞬時(shí)速度v2_m/s，全過(guò)程中加速度a=_m/s2。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）【答案】（1）D 先接通電源，再放開(kāi)紙帶 （2）交流 （3）0.57 1.0【解析】（1）在D項(xiàng)操作中，注意要先接通電源，然后再釋放紙帶，這樣可以保持的打點(diǎn)的穩(wěn)定以及提高紙帶的利用率，盡量多在紙帶上打點(diǎn)；（2）根據(jù)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造和具體使用我們知道，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種記錄物體運(yùn)動(dòng)位移和時(shí)間的儀器，它使用的電源為46 V的低壓交流電源；（3）在勻變速直線(xiàn)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，因此有：；根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的判別式，結(jié)合紙帶上四組連續(xù)相等時(shí)間的位移，運(yùn)用逐差法得：。如圖是某同學(xué)在做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中獲得的一條紙帶。（1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為_(kāi)s。 （2）A、B、C、D是紙帶上四個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，每?jī)蓚€(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出。從圖中讀出A、B兩點(diǎn)間距x=_cm；C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度是_m/s?！緟⒖即鸢浮浚?）0.02 （2）0.70 0.10【詳細(xì)解析】（1）已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50 Hz，則紙帶上打相鄰兩點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02 s。（2）由圖示刻度尺可知，其分度值為1 mm，A、B兩點(diǎn)間的距離s=1.70 cm1.0 cm=0.70 cm；相鄰計(jì)算點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出，則相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔t=0.02×5 s=0.1 s，C的對(duì)應(yīng)的速度?！久麕燑c(diǎn)睛】要提高應(yīng)用勻變速直線(xiàn)的規(guī)律以及推論解答實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的能力，在平時(shí)練習(xí)中要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的理解與應(yīng)用。1（2019·福建省莆田第八中學(xué)高一期中）某同學(xué)用如圖所示的裝置測(cè)定重力加速度，（1）電火花計(jì)時(shí)器的工作電壓為_(kāi)V，是_（選填“交流”或“直流”）電。（2）打出的紙帶如圖所示，實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的_端應(yīng)和重物相連接。（選填“甲”或“乙”）（3）由紙帶所示數(shù)據(jù)可算出實(shí)驗(yàn)時(shí)的加速度為_(kāi)m/s2。（相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 ，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字）【答案】（1）220 交流 （2）乙 （3）9.4【解析】（1）根據(jù)電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造和工作原理可知，其工作電源為交流220 V。（2）從紙帶上可以發(fā)現(xiàn)從左端到右端，相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)的距離越來(lái)越小，也就是說(shuō)明速度越來(lái)越小，與重物相連接的紙帶先打出點(diǎn)，速度較小，所以實(shí)驗(yàn)時(shí)紙帶的乙端端通過(guò)夾子和重物相連接。（3）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得：x=aT2，有：。1（2019·河南省實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一月考）某同學(xué)用下圖所示裝置測(cè)定重力加速度的大小，已知打點(diǎn)的頻率為50 Hz，請(qǐng)回答：（1）除打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重物、鐵架臺(tái)、夾子、導(dǎo)線(xiàn)及開(kāi)關(guān)外，在下面的器材中，還必須使用的有_（填選項(xiàng)代號(hào)）。A電壓為6 V以下的交流電源B電壓為220 V的交流電源C刻度尺D秒表（2）打出的紙帶如下圖所示，可以判斷實(shí)驗(yàn)時(shí)重物連接在紙帶的_端。（選填“左”或“右”）（3）根據(jù)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶，可以從紙帶上直接測(cè)得的物理量是_A加速度 B速度 C 位移 D平均速度（4）已知紙帶上記錄的點(diǎn)為打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連續(xù)打的點(diǎn)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打C點(diǎn)時(shí)物體的瞬時(shí)速度大小為_(kāi)m/s，所測(cè)得的重力加速度大小為_(kāi)m/s2。（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）2利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究小車(chē)的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。其中交變電流的頻率為50 Hz，如圖給出了該次實(shí)驗(yàn)中，從A點(diǎn)開(kāi)始，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)的紙帶，其中A、B、C、D、E、F、G都為計(jì)數(shù)點(diǎn)。測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)到A點(diǎn)的距離分別為: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）如果該紙帶A端與小車(chē)相連，則小車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?（選填“AB”或“BA”），且小車(chē)做 （填“勻加速”“勻減速”或“變加速”）直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（2）在打計(jì)數(shù)點(diǎn)F時(shí)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度為vF= m/s，小車(chē)的加速度大小為a= m/s2。（本小題計(jì)算結(jié)果數(shù)值均保留兩位有效數(shù)字）（3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓略偏小，但仍然穩(wěn)定。而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比 （選填“偏大”“偏小”或“不變”）。3某同學(xué)利用自由落體運(yùn)動(dòng)來(lái)研究勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。實(shí)驗(yàn)中將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在豎直方向上，質(zhì)量為m1的物體A與質(zhì)量為m2的物體B（m1<m2）通過(guò)輕繩懸掛在定滑輪上，物體A通過(guò)鐵夾與紙帶相連接。開(kāi)始時(shí)物體A與物體B均處于靜止?fàn)顟B(tài)，之后將它們同時(shí)釋放。圖所示為實(shí)驗(yàn)中打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，O是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的第一個(gè)點(diǎn)，A、B、C、D.是按打點(diǎn)先后順序依次選取的計(jì)數(shù)點(diǎn)，在相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有四個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的交流電頻率為50 Hz。（1）將各計(jì)數(shù)點(diǎn)至O點(diǎn)的距離依次記為s1、s2、s3、s4.實(shí)際測(cè)得s2=1.60 cm，s4=6.40 cm，請(qǐng)計(jì)算打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下C點(diǎn)時(shí)物體A的速度大小是_m/s；（2）乙同學(xué)們根據(jù)測(cè)出的物體A上升高度s與相應(yīng)的時(shí)間，描繪t出如圖所示的st2圖線(xiàn)，由此可以求出物體的加速度大小為_(kāi)m/s2；4（2019·黑龍江省鶴崗一中高二月考）（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，常用的電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器使用的是_（填“直流電”或“交流電”）。（2）在探究小車(chē)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，打出的紙帶如圖所示：選出A、B、C、D、E、F、G，7個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，且每相鄰兩個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)沒(méi)有畫(huà)出。則：打下E點(diǎn)瞬間小車(chē)的速度大小=_m/s（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）；小車(chē)運(yùn)動(dòng)的加速度大小=_m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。 （3）若在（2）實(shí)驗(yàn)中，算出小車(chē)經(jīng)過(guò)各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度后，為了計(jì)算加速度，最合理的方法是_A根據(jù)任意兩計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度用公式算出加速度B畫(huà)出v-t圖象，量出其傾角，由公式a=tan 算出加速度C畫(huà)出v-t圖象，由圖線(xiàn)上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間，用公式算出加速度D依次算出連續(xù)兩點(diǎn)間的加速度，算出平均值作為小車(chē)的加速度（4）若在（2）的實(shí)驗(yàn)中，電流頻率變?yōu)?2 Hz，而實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比_（選填“偏大”、“偏小”或“不變”）。5（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）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)行研究。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ABCDE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 m/s（保留3位有效數(shù)字）；物塊下滑的加速度大小為 m/s2（保留2位有效數(shù)字）。6（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）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)的實(shí)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的交流電源，紙帶等?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）鐵塊與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)= （用木板與水平面的夾角、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示）（2）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整木板與水平面的夾角=30°。接通電源。開(kāi)啟打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放鐵塊，鐵塊從靜止開(kāi)始沿木板滑下。多次重復(fù)后選擇點(diǎn)跡清晰的一條紙帶，如圖（b）所示。圖中的點(diǎn)為計(jì)數(shù)點(diǎn)（每?jī)蓚€(gè)相鄰的計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出）。重力加速度為9.8 m/s2。可以計(jì)算出鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 （結(jié)果保留2位小數(shù)）。7（2019·新課標(biāo)全國(guó)卷）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2位有效數(shù)字）8（2018·北京卷）用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置研究小車(chē)速度隨時(shí)間變化的規(guī)律。主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：a安裝好實(shí)驗(yàn)器材。接通電源后，讓拖著紙帶的小車(chē)沿長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)，重復(fù)幾次。b選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，找一個(gè)合適的點(diǎn)當(dāng)作計(jì)時(shí)起點(diǎn)O（t=0），然后每隔相同的時(shí)間間隔T選取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，如圖2中A、B、C、D、E、F所示。c通過(guò)測(cè)量、計(jì)算可以得到在打A、B、C、D、E點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5d以速度v為縱軸、時(shí)間t為橫軸建立直角坐標(biāo)系，在坐標(biāo)紙上描點(diǎn)，如圖3所示。結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)步驟，請(qǐng)你完成下列任務(wù)：（1）在下列儀器和器材中，還需要使用的有_和_（填選項(xiàng)前的字母）。A電壓合適的50 Hz交流電源B電壓可調(diào)的直流電源C刻度尺D秒表E天平（含砝碼）（2）在圖3中已標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)A、B、D、E對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，請(qǐng)?jiān)谠搱D中標(biāo)出計(jì)數(shù)點(diǎn)C對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)，并畫(huà)出v-t圖像。（3）觀察v-t圖像，可以判斷小車(chē)做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其依據(jù)是_。v-t圖像斜率的物理意義是_。（4）描繪v-t圖像前，還不知道小車(chē)是否做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。用平均速度表示各計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，從理論上講，對(duì)t的要求是_（選填“越小越好”或“與大小無(wú)關(guān)”）；從實(shí)驗(yàn)的角度看，選取的x大小與速度測(cè)量的誤差_（選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）。（5）早在16世紀(jì)末，伽利略就猜想落體運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的。當(dāng)時(shí)只能靠滴水計(jì)時(shí)，為此他設(shè)計(jì)了如圖4所示的“斜面實(shí)驗(yàn)”，反復(fù)做了上百次，驗(yàn)證了他的猜想。請(qǐng)你結(jié)合勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，分析說(shuō)明如何利用伽利略“斜面實(shí)驗(yàn)”檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的_。9（2017·新課標(biāo)全國(guó)卷）某探究小組為了研究小車(chē)在桌面上的直線(xiàn)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2位有效數(shù)字）10（2017·新課標(biāo)全國(guó)卷）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：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；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(xiàn)被擋光片遮住的時(shí)間t；用s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(xiàn)的t時(shí)間內(nèi)的平均速度大小，求出；將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與中的位置相同，令滑塊由靜止開(kāi)始下滑，重復(fù)步驟；多次重復(fù)步驟；利用實(shí)驗(yàn)中得到的數(shù)據(jù)作出t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t的關(guān)系式為= 。（2）由圖（c）可求得，vA= cm/s，a= cm/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）11（2016·天津卷）某同學(xué)利用圖示裝置研究小車(chē)的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（1）實(shí)驗(yàn)中必要的措施是_。A細(xì)線(xiàn)必須與長(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）他實(shí)驗(yàn)時(shí)將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接到頻率為50 HZ的交流電源上，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=3.59 cm，s2=4.41 cm，s3=5.19 cm，s4=5.97 cm，s5=6.78 cm，s6=7.64 cm。則小車(chē)的加速度a=_m/s2（要求充分利用測(cè)量的數(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）12（2016·海南卷）某同學(xué)利用圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究物塊速度隨時(shí)間的變化。物塊放在桌面上，細(xì)繩的一端與物塊相連，另一端跨過(guò)滑輪掛上鉤碼。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在桌面左端，所用交流電源頻率為50 Hz。紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器連接在物塊上。啟動(dòng)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，釋放物塊，物塊在鉤碼的作用下拖著紙帶運(yùn)動(dòng)。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶如圖（b）所示（圖中相鄰兩點(diǎn)間有4個(gè)點(diǎn)未畫(huà)出）。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，該同學(xué)認(rèn)為物塊的運(yùn)動(dòng)為勻加速運(yùn)動(dòng)?；卮鹣铝袉?wèn)題：（1）在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出B點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為_(kāi)m/s。在打出D點(diǎn)時(shí)，物塊的速度大小為_(kāi)m/s；（保留兩位有效數(shù)字）（2）物塊的加速度大小為_(kāi)m/s2。（保留兩位有效數(shù)字）1（1）BC （2）左 （3）C （4）1.17 9.75【解析】（1）電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需要220 V交流電源，故A錯(cuò)誤，B正確；打出的紙帶需要刻度尺測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，所以需要刻度尺，故C正確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器本身就是一種計(jì)時(shí)儀器，所以不需要秒表，故D錯(cuò)誤。（2）因?yàn)榧垘ё黾铀龠\(yùn)動(dòng)，所以打出的點(diǎn)間的距離會(huì)越來(lái)越大，所以重物連接在紙帶的左端；（3）由于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶中相鄰的點(diǎn)間的時(shí)間間隔為0.02 s，所以數(shù)出兩點(diǎn)間的點(diǎn)的個(gè)數(shù)就可以知道兩點(diǎn)間的總時(shí)間，用刻度尺可以直接測(cè)出兩點(diǎn)間的距離；而平均速度等于位移除以時(shí)間，需要用公式計(jì)算；瞬時(shí)速度的解法根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中時(shí)間中點(diǎn)的速度等于該過(guò)程中的平均速度解得，也需要用公式計(jì)算；加速度根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的推論公式x=gT2可以求，也需要用公式計(jì)算，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.故選C。（4）相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔為勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中，平均速度等于中間時(shí)刻的瞬時(shí)速度，故B點(diǎn)速度等于AC段平均速度，故，根據(jù)公式x=gT2得，即，代入數(shù)據(jù)可得.【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵知道實(shí)驗(yàn)的原理，掌握紙帶的處理方法，會(huì)通過(guò)紙帶求解瞬時(shí)速度和加速度，關(guān)鍵是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)推論的運(yùn)用.2（1）BA 勻加速 （2）0.37 0.50（0.490.51均可） （3）不變【解析】（1）如果該紙帶A端與小車(chē)相連，則小車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)锽A，因d=0.5 cm，故小車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。（2）小車(chē)運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度為小車(chē)的加速度大小為。（3）如果當(dāng)時(shí)電網(wǎng)中交變電流的電壓略變小，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔不變，加速度a的測(cè)量值不變，加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比不變。3（1）0.24 （2）0.80【解析】（1）相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為：T=0.02×5=0.1 s；C點(diǎn)的瞬時(shí)的速度為BD點(diǎn)的平均速度為：；（2）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式s=at2，因此st2圖線(xiàn)的斜率k=a/2，那么a=2k=2×=0.8 m/s2。4（1）交流電 （2）0.314 0.496 （3）C （4）偏小【解析】（1）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是一種計(jì)時(shí)儀器，其電源頻率為50 Hz，常用的電磁式打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器，使用的都是交流電。（2）E點(diǎn)的瞬時(shí)速度為： 根據(jù)x=aT2，運(yùn)用逐差法得：。（3）在處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，如果只使用其中兩個(gè)數(shù)據(jù)，由于偶然誤差的存在可能會(huì)造成最后誤差較大；所以我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v-t圖象，考慮到誤差，不可能是所有點(diǎn)都整齊的排成一條直線(xiàn)，連線(xiàn)時(shí)，應(yīng)該盡量使那些不能畫(huà)在線(xiàn)上的點(diǎn)均勻地分布在線(xiàn)的兩側(cè)，這樣圖線(xiàn)上會(huì)舍棄誤差較大的點(diǎn)，由圖線(xiàn)上任意兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度及時(shí)間，用公式算出加速度，所以誤差小；故A錯(cuò)誤根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v-t圖象，當(dāng)縱坐標(biāo)取不同的標(biāo)度時(shí)，圖象的傾角就會(huì)不同，所以量出其傾角，用公式a=tan算出的數(shù)值并不是加速度，故B錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出v-t圖象，由圖象上相距較遠(yuǎn)的兩點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的速度、時(shí)間用公式算出加速度，故C正確；方法D也具有方法A相同的缺點(diǎn)，、，然后算出平均值a，求平均值時(shí)，只用了v6和v1兩組數(shù)據(jù)，偶然誤差較大，故D錯(cuò)誤。（4）如果在某次實(shí)驗(yàn)中，交流電的頻率52 Hz，f50 Hz，那么實(shí)際打點(diǎn)周期變小，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式x=at2得：真實(shí)位移差偏小，所以測(cè)量的加速度值與真實(shí)的加速度值相比是偏小。5（1）A （2）0.233 （3）0.75【解析】分析可知，物塊沿傾斜長(zhǎng)木板最勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，紙帶上的點(diǎn)跡，從A到E，間隔越來(lái)越大，可知，物塊跟紙帶的左端相連，紙帶上最先打出的是A點(diǎn)；在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打C點(diǎn)瞬間，物塊的速度；根據(jù)逐差法可知，物塊下滑的加速度。6（1） （2）0.35【解析】（1）由mgsin-mgcos=ma，解得：=（2）由逐差法a= 得：SII=（76.39-31.83）×10-2 m，T=0.15 s，SI=（31.83-5.00）×10-2m，故a= m/s2=1.97 m/s2，代入式，得：=0.357（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】此實(shí)驗(yàn)用數(shù)碼相機(jī)替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，故實(shí)驗(yàn)原理是相同的，仍然需要米尺來(lái)測(cè)量點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離；就本實(shí)驗(yàn)而言，因?yàn)槭遣煌掌?，所以是測(cè)量連續(xù)幾張照片上小球位置之間的距離；加速度求解仍然用逐差法計(jì)算，注意是bc與ab之間的距離差。8（1）A C （2）如圖所示： （3）小車(chē)的速度隨時(shí)間均勻變化 加速度 （4）越小越好 有關(guān) （5）如果小球的初速度為0，其速度，那么它通過(guò)的位移xt2。因此，只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化?！窘馕觥浚?）打點(diǎn)計(jì)時(shí)器需用交流電源；為了計(jì)算速度需要利用刻度尺測(cè)量長(zhǎng)度。故需要的儀器選AC（2）利用所給點(diǎn)跡描點(diǎn)連線(xiàn)，得圖像其中C點(diǎn)的橫坐標(biāo)為3T，縱坐標(biāo)為（3）結(jié)合圖像可以看出小球速度隨時(shí)間均勻變化，所以小球做勻加速運(yùn)動(dòng)，圖像的斜率代表了運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度（4）越小，則越接近計(jì)數(shù)點(diǎn)的瞬時(shí)速度，所以越小越好，計(jì)算速度需要用到的測(cè)量值，所以大小與速度測(cè)量的誤差有關(guān)。（5）如果小球的初速度為0，其速度，那么它通過(guò)的位移xt2。因此，只要測(cè)量小球通過(guò)不同位移所用的時(shí)間，就可以檢驗(yàn)小球的速度是否隨時(shí)間均勻變化。（要檢驗(yàn)小球的速度是隨時(shí)間均勻變化的，可以檢驗(yàn)小球運(yùn)動(dòng)位移與時(shí)間的平方成正比，利用滴水可以得到小球的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，并測(cè)出小球在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移，則可以驗(yàn)證。）9（1）從右向左 （2）0.19 0.037【解析】（1）小車(chē)在阻力的作用下，做減速運(yùn)動(dòng)，由圖（b）知，從右向左相鄰水滴間的距離逐漸減小，所以小車(chē)在桌面上是從右向左運(yùn)動(dòng)；（2）已知滴水計(jì)時(shí)器每30 s內(nèi)共滴下46個(gè)小水滴，所以相鄰兩水滴間的時(shí)間間隔為：，所以A點(diǎn)位置的速度為：，根據(jù)逐差法可求加速度：，解得a=0.037 m/s2。10（1） （2）52.1 16.6（15.816.8）【解析】（1）設(shè)擋光片末端到達(dá)光電門(mén)的速度為v，則由速度時(shí)間關(guān)系可知：，且聯(lián)立解得：；（2）由圖（c）可求得vA=52.1 cm/s，即a=16.6 cm/s2。11（1）AB （2）0.80 0.40【解析】（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，細(xì)線(xiàn)必須與長(zhǎng)木板平行，以減小實(shí)驗(yàn)的誤差，選項(xiàng)A正確；實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源再釋放小車(chē)，選項(xiàng)B正確；此實(shí)驗(yàn)中沒(méi)必要使小車(chē)的質(zhì)量遠(yuǎn)大于鉤碼的質(zhì)量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此實(shí)驗(yàn)中不需平衡小車(chē)與長(zhǎng)木板間的摩擦力，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。（2）兩相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間間隔T=0.1 s；由逐差法可得a=0.80 m/s2，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在打B點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度vB=0.40 m/s。12（1）0.56 0.96 （2）2.0【解析】（1）根據(jù)勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的中間時(shí)刻的速度等于該過(guò)程的平均速度，可知vB=×102 m/s=0.56 m/s，vB=×102 m/s=0.96 m/s；（2）由逐差法可得加速度a=×102 m/s2=2.0 m/s2。18