新教材适用2025版高考物理二轮总复习第1部分核心主干复习专题专题7物理实验第17讲常考力学实验题型2纸带类实验综合教师用书

题型2纸带类试验综合“长木板、小车、纸带、打点计时器”试验装置中的细微环节及留意事项(1)打点计时器系列四个试验力学试验中用到打点计时器的试验主要有4个，分别是探讨匀变速直线运动，验证牛顿运动定律，探究动能定理，验证机械能守恒定律。(2)纸带数据的处理方法(3)平衡摩擦力的两个试验及方法验证牛顿运动定律和探究动能定理两个试验均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是垫高有打点计时器的一端，给小车一个初速度，使小车能匀速下滑。(4)四个关键点①区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点。要留意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数点”的取点方法是一样的。②涉及打点计时器的试验均是先接通电源，打点稳定后，再释放纸带。③试验数据处理可借助图像，充分利用图像斜率、截距等的物理意义。④小车在长木板上做匀加速直线运动时，绳上的拉力并不等于悬挂物的重力，只有当M车≫m挂时，绳上的力近似等于悬挂物的重力。假如绳上连接着力传感器或测力器，则可干脆读出绳上的拉力，不要求M车≫m挂。〔真题探讨1〕(2024·全国甲卷)某同学利用如图甲所示的试验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连，钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次试验得到的纸带和相关数据如图乙所示。(1)已知打出图乙中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s，以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生位移所用时间和平均速度分别为Δt和eq\o(v,\s\up6(－))，表中ΔxAD＝_24.00__cm，eq\o(v,\s\up6(－))AD＝_80.0__cm/s。位移区间ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.30eq\o(v,\s\up6(－))/(cm·s－1)66.073.0eq\o(v,\s\up6(－))AD87.394.6(2)依据表中数据得到小车平均速度eq\o(v,\s\up6(－))随时间Δt的变更关系，如图丙所示。在图丙中补全试验点。(3)从试验结果可知，小车运动的eq\o(v,\s\up6(－))－Δt图线可视为一条直线，此直线用方程eq\o(v,\s\up6(－))＝kΔt＋b表示，其中k＝_70.0__cm/s2，b＝_59.0__cm/s。(结果均保留3位有效数字)(4)依据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA＝_b__，小车的加速度大小a＝_2k__。(结果用字母k、b表示)【答案】(2)见解析图。【解析】(1)ΔxAD＝ΔxAB＋ΔxBC＋ΔxCD＝24.00cm。eq\o(v,\s\up6(－))AD＝eq\f(ΔxAD,tAD)＝80.0cm/s。(2)如图所示。(3)连接上图中各点，由图像得截距为59，则b＝59.0cm/s，k＝eq\f(80.0－59.0,0.3－0)cm/s2＝70.0cm/s2。(4)由x＝v0t＋eq\f(1,2)at2得eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)＝v0＋eq\f(1,2)at，则vA＝b，a＝2k。〔对点训练〕(2024·湖南长沙模拟)图甲为“探究加速度与物体所受合外力关系”的试验装置，试验中所用小车的质量为M，重物的质量为m，试验时变更重物的质量，登记测力计对应的读数F。(1)试验过程中，_不须要__满意M≫m(填“须要”或“不须要”)。(2)试验过程中得到如图乙所示的纸带，已知所用沟通电的频率为50Hz。其中A、B、C、D、E为五个计数点，相邻两个计数点之间还有4个点没有标出，依据纸带供应的数据，可求出小车加速度的大小为_0.638__m/s2。(计算结果保留三位有效数字)(3)当重物质量合适时，小车做匀速运动，此时测力计的读数为F0。更换重物，用a表示小车的加速度，F表示弹簧测力计的示数，下列描绘的a－F关系图像合理的为_D__。【解析】(1)试验中，细线对滑轮和小车的作用力通过测力计测量，不须要满意M≫m。(2)相邻计数点间的时间间隔为T＝eq\f(5,f)＝eq\f(5,50)s＝0.1s依据逐差法可得小车的加速度为a＝eq\f(xCD＋xDE－xAB－xBC,4T2)＝eq\f(2.67＋3.32－1.40－2.04,4×0.12)×10－2m/s2＝0.638m/s