1、1第一章 实验一 研究匀变速直线运动1(2017全国)某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图(a)所示。实验时保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续的 6 个水滴的位置。(已知滴水计时器每 30s 内共滴下 46 个小水滴)导 学 号 21992068(1)由图(b)可知，小车在桌面上是_从右向左_(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。(2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中 A 点位置时的速度大小为_0.19_m/
2、s，加速度大小为_0.037_m/s。(结果均保留 2 位有效数字)解析 (1)由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，相邻水滴(时间间隔相同)的位置间的距离逐渐减小，所以由题图(b)可知，小车在桌面上是从右向左运动的。(2)滴水计时器每 30 s 内共滴下 46 个小水滴，其滴水的时间间隔为 T s。根30s46 1 23据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图(b)中 A 点位置时的速度大小为 vA(m/s)0.19m/s。由 x aT2和逐差法可得，小车运动的加速度大小为 a0.117 0.1332Tm/s20.037m/s 2。 0.150 0.117 0.13
3、3 0.1004T22(2017全国卷)某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系。使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器。)导 学 号 219920692实验步骤如下：如图(a)，将光电门固定在斜面下端附近：将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间 t；用 s 表示挡光片沿运动方向的长度(如图(b)所示)， 表示滑块在挡光片遮住光线的v t 时间内的平均速度大小，求出 ；v将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，
4、令滑块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出 t 图，如图(c)所示v完成下列填空：(1)用 a 表示滑块下滑的加速度大小，用 vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则 与 vA、 a 和 t 的关系式为_ vA a t_。v v12(2)由图(c)可求得 vA_52.1_cm/s， a_16.6(15.816.8)_cm/s 2。(结果保留 3位有效数字)解析 (1)设遮光片末端到达光电门的速度为 v，则由速度时间关系可知：v vA a t，且 ，联立解得： vA a t；vvA v2 v 12(2)由 vA a t 可知 t 图线的纵截距表示 vA，
5、斜率表示 a，所以，由图(c)可v12 v 12求得 vA52.1cm/s， a cm/s28.3cm/s 2，即 a16.6cm/s 2。12 53.6 52.118010 33(2016天津理综)某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。导 学 号 219920703(1)实验中，必要的措施是_AB_。A细线必须与长木板平行B先接通电源再释放小车C小车的质量远大于钩码的质量D平衡小车与长木板间的摩擦力(2)他实验时将打点计时器接到频率为 50Hz 的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示(每相邻两个计数点间还有 4 个点，图中未画出)。s13.59cm， s24.41cm，
6、s35.19cm， s45.97cm， s56.78cm， s67.64cm。则小车的加速度 a_0.80_m/s 2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打 B 点时小车的速度vB_0.40_m/s。(结果均保留两位有效数字)解析 (1)利用长木板、小车、打点计时器等研究匀变速直线运动规律，在实验中，必要的措施是：细线必须与长木板平行；先接通电源，再释放小车；不需要平衡摩擦力，不需要满足小车的质量远大于钩码的质量。因此正确选项是 AB。(2)由 x aT2， T0.10s 和逐差法可得小车的加速度 a0.80m/s 2。利用匀变速直线运动在一段时间内的平 s4 s1 s5 s2 s6 s3
7、9T2均速度等于中间时刻的瞬时速度，可得打点计时器打出 B 点时小车的速度vB 0.40m/s。s1 s22T4(2017山东烟台模拟)一个有一定厚度的圆盘，可以绕通过中心垂直于盘面的水平轴转动，圆盘加速转动时，角速度的增加量 与对应时间 t 的比值定义为角加速度 ( )。我们用电磁打点计时器、米尺、游标卡尺、纸带、复写纸来完成下述实验： t(打点计时器所接交流电的频率为 50Hz， A、 B、 C、 D为计数点，相邻两计数点间有四个点未画出)如图甲所示，将打点计时器固定在桌面上，将纸带的一端穿过打点计时器的限位孔，然后固定在圆盘的侧面，当圆盘转动时，纸带可以卷在圆盘侧面上；接通电源，打点计时
8、器开始打点，启动控制装置使圆盘匀加速转动；经过一段时间，停止转动和打点，取下纸带，进行测量。 导 学 号 219920714(1)用 20 分度的游标卡尺测得圆盘的半径如图乙所示，圆盘的半径 r 为_6.000_cm；(2)由图丙可知，打下计数点 D 时，圆盘转动的角速度为_6.48_rad/s；(3)纸带运动的加速度大小为_0.59_m/s 2，圆盘转动的角加速度大小为_9.85_rad/s2。解析 (1)圆盘半径 r60mm00.05mm60.00mm6.000cm。(2)T0.02s50.1s， vD m/s0.389m/s Dr，xCE2T 13.19 5.41 10 20.2解得 D
9、6.48rad/s。(3)a 0.59m/s 2，同理由 vB Br 可求得 B4.51rad/s，所以 xCE xAC 2T 2 xAC2T9.85rad/s 2。 D B2T5(2017江西吉安质量检测)在做“研究匀加速直线运动”实验时获取了如图所示的纸带，已知相邻计数点的时间间隔为 T0.1s，测得图中的x12.86cm， x24.65cm， x36.46cm，则用逐差法求得加速度的表达式为a_ _(用 x1、 x3、 T 表示)，代入数据得 a_1.80_m/s 2。(结果保留三位有效数x3 x12T2字) 导 学 号 21992072解析 纸带上有三段位移，可利用 x aT2有 x2
10、 x1 a1T2， x3 x2 a2T2，由以上两式对 a1、 a2求平均值得 a 。代入数据得 a m/s21.80m/s 2。x3 x12T2 0.0646 0.02862 0.1 26(2017海南海口一中月考)利用图 1 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 s，记下相应的 t 值，所得数据如下表
11、5所示。 导 学 号 21992073s(m) 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950t(ms) 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4s/t(m/s)1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22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 v1、测量值 s 和 t 四个物理量之间所满足的关系式是_ at v1(或写成 s at2 v1t 也可)_；st 12 12(2)根据表中给出的数据，在图 2 给出的坐标系上画出 t 图线；st答案：(3)由所画出的 t 图线，得出滑块加速度的大小为 a_2.0(答案在 1.82.2 范围内st都可)_m/s 2(保留 2 位有效数字)。解析 (1)由速度 v1是下滑的末速度，所以可将滑块的运动看成反方向的匀减速运动，由匀减速直线运动规律得其满足的关系式是 s v1t at2。12(2)根据题表中给出的数据，在题图 2 给出的坐标系中画出 t 图线，如图所示。st6(3)由 s v1t at2得 v1 at，由表达式可知，加速度大小等于斜率大小的两倍。12 st 12所以由图象得出滑块加速度的大小为 a2.0m/s 2。
