2025高考物理一轮考点突破训练第1章运动的描述匀变速直线运动的研究实验1探究小车速度随时间变化的规律考点2创新实验提升

这是一份2025高考物理一轮考点突破训练第1章运动的描述匀变速直线运动的研究实验1探究小车速度随时间变化的规律考点2创新实验提升，共4页。试卷主要包含了实验器材的改进及速度的测量方法，获得加速度方法的改进，计时方法的改进，加速度计算方法的改进等内容，欢迎下载使用。

实验方法的改进
1．实验器材的改进及速度的测量方法(如图)
2．获得加速度方法的改进
靠重物的拉力获得加速度―→长木板倾斜靠重力获得加速度，如图甲、乙所示。
3．计时方法的改进
采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔eq \(――→,\s\up7(替代))打点计时器。
4．加速度计算方法的改进
(1)由x＝v0t＋eq \f(1,2)at2可得eq \f(x,t)＝v0＋eq \f(1,2)at，由eq \f(x,t)－t图像的斜率求加速度。
(2)根据v2－veq \\al(2,0)＝2a·x，由光电门测得v0和v，用刻度尺测得两光电门间的距离x，可求加速度。
►考向1 实验数据处理的改进
(2023·全国甲卷)某同学利用如图(a)所示的实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。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。
(1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。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，小车发生对应位移和平均速度分别为Δx和eq \(v,\s\up6(－))，表中ΔxAD＝ 24.00 cm，eq \(v,\s\up6(－))AD＝ 80.0 cm/s。
(2)根据表中数据得到小车平均速度eq \(v,\s\up6(－))随时间Δt的变化关系，如图(c)所示。在图中补全实验点。 见解析图
(3)从实验结果可知，小车运动的eq \(v,\s\up6(－))－Δt图线可视为一条直线，此直线用方程eq \(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)根据(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)
[解析] (1)根据纸带的数据可得
ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm
平均速度为
eq \(v,\s\up6(－))AD＝eq \f(xAD,3T)＝80.0 cm/s。
(2)根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得
(3)从实验结果可知，小车运动的eq \(v,\s\up6(－))－Δt图线可视为一条直线，图像为
此直线用方程eq \(v,\s\up6(－))＝kΔt＋b表示，由图像可知其中
k＝eq \f(101.0－59.0,0.6) cm/s2＝70.0 cm/s2，
b＝59.0 cm/s。
(4)小球做匀变速直线运动，由位移公式x＝v0t＋eq \f(1,2)at2，整理得eq \f(x,t)＝v0＋eq \f(1,2)at
即eq \(v,\s\up6(－))＝vA＋eq \f(1,2)at
故根据图像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k。
►考向2 实验器材的改进
利用如图所示的装置研究匀变速直线运动。
(1)实验时，测出遮光条的宽度d，在砝码盘中放上砝码，让滑块从光电门1的右侧由静止释放，用数字毫秒计测出遮光条经过光电门1和2的时间分别为t1和t2，测出从光电门1到光电门2所用的时间为Δt，计算出滑块的加速度大小a＝ eq \f(\f(d,t2)－\f(d,t1),Δt) (用d、t1、t2和Δt表示)。
(2)一个同学利用(1)中的装置实验时，保持滑块的质量、砝码盘和砝码的总质量不变，撤去光电门1，在某位置静止释放滑块，记录滑块的释放位置到光电门2的距离，记录遮光条的遮光时间，多次改变滑块的释放位置，重复实验，记录下的距离为x1、x2、x3、…，时间为t1、t2、t3、…，以x为纵轴，eq \f(1,t2)为横轴，描点作图得到一条过原点的倾斜直线，已知该直线的斜率为k，则滑块匀变速运动过程中的加速度大小a＝ eq \f(d2,2k) (用d和k表示)。
[解析] (1)遮光条经过光电门1和2的速度大小分别为v1＝eq \f(d,t1)，v2＝eq \f(d,t2)，滑块的加速度大小a＝eq \f(Δv,Δt)＝eq \f(v2－v1,Δt)＝eq \f(\f(d,t2)－\f(d,t1),Δt)。
(2)滑块从静止开始做匀加速直线运动，有2ax＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(d,t)))2，整理得x＝eq \f(d2,2a)·eq \f(1,t2)，依题意有k＝eq \f(d2,2a)，整理得a＝eq \f(d2,2k)。位移区间
AB
AC
AD
AE
AF
Δx(cm)
6.60
14.60
ΔxAD
34.90
47.30
eq \(v,\s\up6(－))(cm/s)
66.0
73.0
eq \(v,\s\up6(－))AD
87.3
94.6