训练04 实验：研究匀变速直线运动
考纲要求：Ⅰ
在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A，B，C，D，E，F，G 7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出，电火花计时器接220 V、50 Hz交流电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B，C，D，E，F各点时物体的瞬时速度如下表：
难易程度：★★★☆☆
（1）设电火花计时器的周期为T，计算vF的公式vF＝________；
（2）根据图甲中得到的数据，以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理选择好标度，作出v－t图象，利用该图象求物体的加速度a=________ m/s2。 【参考答案】（1）
d6?d4
（2）如图所示 0.40210T
【试题解析】根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，可以求出打
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纸带上F点时小车的瞬时速度大小，根据速度–时间图象的斜率表示加速度解出加速度的数值。
（2）作出v–t图象如图所示，注意尽量使描出的点落到直线上，不能落到直线上的点尽量让其分布在直线两侧。由速度–时间图象的斜率表示加速度，得
a??v0.301?0.1?m/s2=0.402m/s2。 ?t0.5
【知识补给】
数据处理及试验结论
（1）由实验数据得出v–t图象。
根据表格中的v，t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，得出v–t图象；
做一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，这条直线就是本次实验的v–t图象，它是一条倾斜的直线。
（2）有实验得出的v–t图象进一步得出小车运动的速度随时间变化的规律。v随t变化的函数关系为v=kt+b。
求解加速度的方法
（1）逐差法（如图所示）
在求解加速度时，常会遇到以下两种方法： 方法一：a1?x3?x2x6?x5x2?x1a?a?，，……，…，得 25T2T2T2 2
a1?a2?L?a5(x2?x1)?(x3?x2)?L(x6?x5)x6?x1??
55T25T2x?xx?xx?x方法二：a1?421，a2?522，a3?623，
3T3T3Ta?a?a(x?x?x)?(x?x?x)a?123?6542321
39Ta?（2）图象法（如图所示）
由平均速度法求出多个点的速度，画出v–t图象，直线的斜率表示加速度。平均速度法求某点的瞬时速度，即vn?xn?xn?1。 2T
光电计时器是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间，图乙中MN是水平桌面，Q是木板与桌面的接触点，1和2是固定在木板上适当位置的两个光电门，与之连接的两个光电计时器没有画出，让滑块d从木板的顶端滑下，光电门1、2各自连接的计时器显示的挡光时间分别为2.5×10–2 s和1.0×10–2 s，小滑块d的宽度为0.5 cm，可以测出滑块通过光电门1的速度v1=______m/s，滑块通过光电门2的速度v2=______m/s。（保留两位有效数字）
数字计时器常与气垫导轨配合使用，是物理实验室常用仪器。计时系统的工作要借助于光源和光敏管（统称光电门）。光源和光敏管相对，它射出的光使光敏管感光。当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间，通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间，可以算出滑块经过时的速度。某实验小组利用如图所示的实验装置来探究物体做匀变速运动的加速度。
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（1）由图中刻度尺读出两个光电门中心之间的距离x＝________________mm；
（2）该实验小组在做实验时，先测定了滑块上的遮光条宽度为d，然后将滑块从如图所示位置由静止释放，由数字计时器可以读出遮光条通过光电门1的时间Δt1，遮光条通过光电门2的时间Δt2，则滑块经过光电门1时的瞬时速度的表达式v1＝________，滑块的加速度的表达式a＝_________。（以上表达式均用字母x、d、Δt1、Δt2表示）
物理兴趣小组用图示装置测滑块与长木板间的动摩擦因数，在水平桌面上放有一端装有定滑轮的长木板，长木板上固定有甲、乙两个光电门，与光电门相连的计时器能显示固定在滑块上的遮光片通过光电门时遮光的时间，滑块经绕过定滑轮的轻质细绳与测力计的挂钩相连，测力计下端吊着装有砂的砂桶；测力计能显示挂钩处所受的拉力。当地的重力加速度为g。
（1）长木板没有定滑轮的一端_______（填“需要”或“不需要”）垫高来平衡摩擦力。 （2）测出遮光片的宽度为d，两光电门间的距离为L，将滑块从图示位置由静止释放，测得滑块通过甲、乙两光电门的时间分别为t1、t2，记录滑块运动过程中测力计的示数F，滑块和遮光片的总质量为m，则滑块运动的加速度为__________。（用题中所给或测量得出的物理量的符号表示）
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2017_2024学年高一物理上学期寒假作业训练04实验：研究匀变速直线运动新人教版
