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-1-实验一研究匀变速直线运动的特点热点一教材原型实验【典例1】(2019·全国卷Ⅰ)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是_________点，在打出C点时物块的速度大小为_________m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为_________m/s2(保留2位有效数字)。【解析】物块沿倾斜的长木板加速下滑，相等时间内的间距越来越大，所以在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点。根据纸带可知xAB=12.0mm、xBC=19.5mm、xCD=27.0mm、xDE=34.5mm，则vC===232.5mm/s=0.233m/s。Δx=xDE-xCD=xCD-xBC=xBC-xAB=7.5mm，则a===750mm/s2=0.75m/s2。答案：A0.2330.75【解题通法】测定匀变速直线运动加速度的方法(1)图象法。①先根据“平均速度”法求出各计数点的速度vn=。②作v-t图象，求出图象的斜率即物体的加速度。(2)利用位移差公式。①xn+1-xn=aT2得a=，其中T为两计数点之间的时间间隔。②逐差法：若纸带上选出多个计数点，可用逐差法求加速度a=-2-。热点二创新型实验光电门【典例2】(1)在DIS实验中，通过测量遮光板的宽度以及用光电计时器测量遮光板通过光电门时遮光的时间，可以求得速度，该速度本质上是_________(选填“平均速度”或“瞬时速度”)。若运动物体从同一位置开始运动，而遮光板的宽度不同，在表中的四个速度中，哪个更接近于物体通过光电门瞬间的速度？___________(选填“①”“②”“③”或“④”)。①Δs=0.020mΔt=0.043101s=0.4640m/s②Δs=0.015mΔt=0.032640s=0.4596m/s③Δs=0.010mΔt=0.021869s=0.4573m/s④Δs=0.005mΔt=0.011160s=0.4480m/s(2)“用DIS测定加速度”的实验中，通过位移传感器获得小车运动的v-t图象如图(a)所示。小车在AB区域内的运动可视为___________运动，此区域内小车的加速度a=___________m/s2。(3)如图(b)所示，为测量做匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的遮光板A、B固定在小车上，测得二者间距为d。当小车匀加速经过光电门时，测得两遮光板A、B先后经过的时间Δt1和Δt2，则小车加速度a=___________。【创新点分析】实验器材由打点计时器变为光电门，与现代实验室中的器材相配套。-3-【解析】(1)通过测量遮光板的宽度以及用光电计时器测量遮光板通过光电门时遮光的时间这一方法求得运动物体的速度，该速度本质是平均速度。时间取得越短，平均速度越趋近于瞬时速度，可知第④个速度更接近物体通过光电门的瞬时速度。(2)由图可知图象AB部分为倾斜的直线，因此小车在AB区域内做匀加速直线运动；图象的斜率的绝对值等于小车的加速度大小，因此有a==m/s2=1.6m/s2。(3)A通过光电门时小车的速度v1=，B通过光电门时小车的速度v2=，根据匀变速直线运动的速度与位移关系有-=2ad，解得小车的加速度为a=[-]。答案：(1)平均速度④(2)匀加速直线1.6(3)[-]测定重力加速度【典例3】(2019·全国卷Ⅲ)甲、乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验。实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照。已知相机每间隔0.1s拍1幅照片。(1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是______。(填正确答案标号)A.米尺B.秒表C.光电门D.天平(2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法。答：。(3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，则该地的重力加速度大小为g=___________m/s2。(保留2位有效数字)【创新点分析】实验器材由打点计时器变为数码相机，与实际生活联系紧密，更接地气。-4-【解析】(1)此实验用数码相机替代打点计时器，故【实验原理】是相同的，仍然需要米尺来测量点与点之间的距离，故选A。(2)米尺在本实验中的使用方法为：将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺，这样便于测量连续几张照片上小球位置之间的距离。(3)利用逐差法Δx=aT2求加速度a。则g=a===9.7m/s2。答案：(1)A(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺(3)9.7-t图象【典例4】利用图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度。一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动。当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t。改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值；所得数据如表所示。x/m0.5000.6000.7000.8000.9000.950t/ms292.9371.5452.3552.8673.8776.4/m·s-11.711.621.551.451.341.22完成下列填空和作图：(1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是____________。(2)根据表中给出的数据，在图乙给出的坐标纸上画出-t图线。-5-(3)由所画出的-t图线，得出滑块加速度的大小为a=___________m/s2(保留2位有效数字)。【创新点分析】实验器材创新，不是作常见的v-t图象，而是-t图象。【解析】(1)由运动学公式x=v0t+at2=(vt-at)t+at2=-at2+vtt，变形为=-at+vt，从此式可知，-t图线是一条斜率为负值的直线。(2)根据题目提供的数据描点，然后用一条直线连接这些点，所得图象如图所示。(3)由图线知斜率绝对值为k=m/s2=1.0m/s2，又由=-at+vt知，斜率的绝对值为a，故有a=1.0m/s2，即a=2.0m/s2。答案：(1)=-at+vt或x=-at2+vtt(2)见解析图(3)2.0(1.8～2.2范围内均正确)-6-【创新角度】