第四讲 实验：研究匀变速直线运动
1．关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法错误的是( )
A．长木板不能侧向倾斜，也不能一端高一端低
B．在释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处
C．应先接通电源，待打点计时器开始打点后再释放小车
D．要在小车到达定滑轮前使小车停止运动
解析 长木板不能侧向倾斜，但可以一端高一端低，故A项错误；实验时，为了能在纸带上得到较多的点迹，释放小车前，小车应停在靠近打点计时器处，B项正确；如果先释放小车，可能纸带上打不上几个点，故C项正确；为了保护小车，避免落地摔坏，在小车到达定滑轮前要用手使小车停止运动，D项正确．
答案 A
2．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，是用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况．某同学做此实验时步骤如下，其中错误或遗漏的步骤有：
(1)__________________________________；
(2)__________________________________．
A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源．
B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路．
C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的钩码．
D．小车停止运动后，直接取下纸带．
E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔．
F．换上新纸带，重复操作三次，然后从各纸带中选取一条清晰的进行数据处理．
将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上．
________________________________
解析 错误操作：(1)A中应先通电，再放纸带．
(2)D中取纸带前先断开电源．
答案 (1)A中应先通电，再放纸带
(2)D中取纸带前先断开电源 BECADF
3．如图①所示是某同学探究小车的速度和加速度的实验装置，他将光电门固定在水平轨道上的B点，A、B两点间的距离为12.50cm.用重物通过细线拉小车，让小车做直线运动．
(1)若用游标卡尺测出遮光条的宽度d如图②所示，则d＝____cm.
(2)实验时将小车从图甲中位置A处由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt＝2.28×10－2s，则小车经过光电门时的速度为________m/s，小车加速度为________m/s2.(保留两位有效数字)
解析 (1)游标卡尺的读数为两部分之和，主尺上的读数为1.1cm，游标尺上第8条刻线与主尺刻线对齐，故游标尺上读数为8×0.05mm＝0.40mm＝0.040cm，所以两部分和为1.140cm.
(2)小车通过光电门的速度可近似认为不变，则v＝＝m/s＝0.50m/s，由v2＝2ax，得a＝＝m/s2＝1.0m/s2.
答案 (1)1.140
(2)0.50 1.0
4．下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50hz，则纸带上打相邻两点的时间间隔为________．
(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s＝________；C点对应的速度是________(计算结果保留三位有效数字)．
解析 (1)打点计时器频率为50hz，周期T＝＝0.02s，故打相邻两点的时间间隔为0.02s.
(2)两相邻计数点间的时间间隔为T＝0.02×5s＝0.1s，由图读出s＝7.0mm＝0.70cm.C点对应速度vC＝＝cm/s＝0.100m/s.
答案 (1)0.02s
(2)0.68～0.72cm 0.100m/s
5．为研究一钢珠在甘油中运动时所受阻力的大小，让它竖直落下进入甘油中，用频闪照相的方法得到钢珠在不同时刻的位置如图所示，其中AB位于液面上方，钢珠只在重力作用下加速下落，BD位于甘油中，钢珠先减速运动最后匀速运动．设钢珠在甘油中运动时受到的阻力与速度成正比，即F＝kv，相机的闪光周期为0.05s，标尺上每一小格代表的实际距离是1cm，钢珠的质量为0.01g，g取10m/s2，则钢珠在B点时的速度大小为______m/s，阻力常数k为_______kg/s.
解析 由图知，sAM:sMN:sNB不等于1:3:5，所以A点初速不为零，因为在AB段，小球做自由落体运动，所以vN＝＝＝2m/s，∴vB＝vN＋gT＝2.5m/s.当进入甘油中满足mg＝F时，小球做匀速运动，由图知小球做匀速运动的速度v＝＝0.4m/s，∴mg＝kv，∴k＝＝2.5×10－4 kg/s.
答案 2.5 2.5×10－4
6．如图①所示的装置，做“测定重力加速度”的实验中，得到了几条较为理想的纸带．已知每条纸带上每5个点取一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1s，依打点先后编为0,1,2,3,4…，由于不小心，纸带都被撕断了，如图②所示，根据给出的A、B、C、D四段纸带回答：
(1)在B、C、D三段纸带中选出纸带A上撕下的那段应该是________．(填字母)
(2)纸带A上，打点1时重物的速度是________m/s(结果保留三位有效数字)．
(3)当地的重力加速度大小是________m/s2(结果保留三位有效数字)．
解析 本题考查用打点计时器研究匀变速直线运动纸带的处理．(1)因为该实验是测定重力加速度，因此纸带是做匀变速直线运动，所以Δs恒定，即s2－s1＝s3－s2＝s4－s3，s2－s1＝9cm，而取C段时s4－s2＝2(s2－s1)＝18cm，故应该是C段．
(2)因为是匀变速直线运动，根据中间时刻的瞬时速度等于平均速度有
v1＝＝m/s＝3.47m/s.
(3)由a＝可得
a＝m/s＝9.00m/s2.
答案 (1)C
(2)3.47
(3)9.00
7．在竖直放置的立柱上端有一个电磁铁，通电时，小钢球被吸在电磁铁上，断电时，小钢球自由下落，计时装置开始计时，立柱上有可以移动的光电门．当小钢球经过光电门时，光电计时装置能测出小钢球从初始位置到这个光电门所用时间t，再用刻度尺测出电磁铁到光电门的距离s.为了探究自由落体的位移与时间的关系：
(1)设计出记录实验数据的表格．
(2)为了达到实验目的，你猜想位移x可能与________成正比，x可能与________成正比，x可能与________成正比…根据你的猜想，为了达到实验目的，应如何处理实验数据？
解析 (1)如下表所示
位置
1
2
3
4
5
6
t/s
x/m
(2)t t2 t3
尝试作出x－t图像，看是否是直线，若不是再作出x－t2图像或x－t3图像．
答案 (1)见解析
(2)t t2 t3 作出x－t、x－t2、x－t3图像
8.频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段．在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的位置．图中是小球自由下落时的频闪照片，频闪仪每隔0.04s闪光一次．根据这张频闪照片，你能获取关于自由落体运动的哪些规律性的东西？如果要通过这幅照片测量自由落体加速度，可以采用哪几种方法？(照片中的数字是小球距起点的距离，单位：cm)
解析 从题图中可知，球的自由落体运动是：
①直线运动；②变速直线运动；③加速直线运动；④x1:x2:x3:x4＝1:3:5:7；⑤Δx＝1.6cm＝恒量．
要通过这幅图测出自由落体运动的加速度方法有多种，如：
(1)由Δx＝gT2，其中T＝0.04s.
(2)由x＝gt2，测量出自由下落点与图中某一位置的距离x，确定相应时间t，代入公式求解．
(3)计算出图中某一位置的瞬时速度：一段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，再运用v＝gt求解．
答案 见解析
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