1、专题一 物理模型模型十二 测速度或加速度模型新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页角度一 打点计时器模型模型解法利用纸带求速度和加速度1平均速度法求速度：做匀变速直线运动的物体在某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，即 vnxnxn12T.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页2利用纸带求加速度的三种方法(1)逐差法：如从纸带上得到 6 个计数点在相邻相等时间间隔内的位移，利用 xaT2 可得 a1x4x13T2、a2x5x23T2、a3x6x33T2，再算出 a1、a2、a3 的平均值，即 aa1a2a33x4x5x6x1x2x39T2.若位移段数为奇数则将
2、中间一段去掉，然后再将数据分组，利用逐差法求解加速度新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)利用第 m 个 T 时间内的位移和第 n 个 T 时间内的位移求 a，即 a xmxnmnT2.(3)vt 图象法：求出各点的瞬时速度，画出 vt 图象，图线的斜率表示加速度a.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页例 1(2018北京卷)用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页主要实验步骤如下：a安装好实验器材接通电源后，让拖着纸带的小车沿长木板运动，重复几次b选出一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点 O(t0)
3、，然后每隔相同的时间间隔 T 选取一个计数点，如图乙中 A、B、C、D、E、F所示新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页c通过测量、计算可以得到在打 A、B、C、D、E点时小车的速度，分别记作 v1、v2、v3、v4、v5d以速度 v 为纵轴、时间 t 为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点，如图丙所示新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页结合上述实验步骤，请你完成下列任务：(1)在下列仪器和器材中，还需要使用的有_和_(填选项前的字母)A电压合适的 50 Hz 交流电源B电压可调的直流电源C刻度尺D秒表E天平(含砝码)答案：(
4、1)A C 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)在图丙中已标出计数点 A、B、D、E 对应的坐标点，请在该图中标出计数点 C对应的坐标点，并画出 vt 图象(3)观察 vt 图象，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是_vt 图象斜率的物理意义是_答案：(2)见解析(3)小车的速度随时间均匀变化 加速度 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(4)描绘 vt 图象前，还不知道小车是否做匀变速直线运动用平均速度xt表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对 t 的要求是_(填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的 x 大小与速度测量的误差_(填“有关”或“
5、无关”)答案：(4)越小越好 有关 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(5)早在 16 世纪末，伽利略就猜想落体运动的速度应该是均匀变化的当时只能靠滴水计时，为此他设计了如图丁所示的“斜面实验”，反复做了上百次，验证了他的猜想请你结合匀变速直线运动的知识，分析说明如何利用伽利略“斜面实验”检验小球的速度是随时间均匀变化的答案：(5)见解析新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)打点计时器需用交流电源；为了计算速度需要利用刻度尺测量长度故需要的仪器为 A、C.(2)利用所给点迹描点连线，得图象如图所示，其中 C 点的横坐标为 3T，纵坐标为v3.新课标高考第二轮
6、总复习物理 上一页返回导航下一页(3)结合图象可以看出小球速度随时间均匀变化，所以小球做匀加速运动，图象的斜率代表了运动时的加速度(4)t 越小，则xt越接近计数点的瞬时速度，所以 t 越小越好，计算速度需要用到 x 的测量值，所以大小与速度测量的误差有关新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(5)如果小球的初速度为 0，其速度 vt，那么它通过的位移 xt2.因此，只要测量小球通过不同位移所用的时间，就可以检验小球的速度是否随时间均匀变化(要检验小球的速度是随时间均匀变化的，可以检验小球运动位移与时间的平方成正比，利用滴水可以得到小球的运动时间，并测出小球在相应时间内的位移，则可以
7、验证)新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页角度二 光电门模型模型解法利用光电门求速度和加速度可以根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度求出物体运动到光电门处的瞬时速度(v dt)；可以通过 av22v212L计算出物体运动的加速度只有当时间间隔 t 趋于零时，平均速度才可以认为等于瞬时速度，所以挡光片的宽度越小越好新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页例 2 某同学在学习了 DIS 实验后，设计了一个测量物体瞬时速度的实验，其装置如图甲所示在小车上固定挡光片，使挡光片的前端与车头齐平，将光电门传感器固定在轨道侧面，垫高轨道的一端，该同学将小车从该端同一位置由静止释放，获得了
8、如下几组实验数据新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页实验次数不同的挡光片通过光电门的时间/s速度/(ms1)第一次0.230 440.347第二次0.174 640.344第三次0.116 620.343第四次0.058 500.342新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(1)以下表述正确的是_四个挡光片中，挡光片的宽度最小四个挡光片中，挡光片的宽度最小四次实验中，第一次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度A BCD答案：（1）D新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)使挡光
9、片的前端与车头齐平，如图乙，测量车头到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比_A偏大 B偏小 C相等(3)若把挡光片装在小车的正中间，如图丙，测量小车正中间到达光电门时的瞬时速度，测量值跟实际值相比_A偏大 B偏小 C相等答案：(2)A(3)B新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页思维分析 挡光片宽度越小，测得的平均速度越接近瞬时速度然后根据匀变速直线运动规律分析挡光片处于不同位置时的误差情况新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)根据 v22ax 可得 v 2ax，由于小车每次从同一位置由静止释放，故每次到达光电门的速度相同，因此通过光电门的时间最短的挡光片宽
10、度最小，即四个挡光片中，挡光片的宽度最小；挡光片宽度越小，所求得的平均速度越接近瞬时速度，所以四次实验中，第四次实验测得的速度最接近小车车头到达光电门时的瞬时速度新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)平均速度 vv0vt2 dt用挡光片的平均速度代替车头通过光电门的瞬时速度，所以车头到达光电门时的瞬时速度 v0 比 v 小，即测量值跟实际值相比偏大(3)对于匀加速运动，小车在中间位置的瞬时速度大于在中间时刻的瞬时速度，所以测量值跟实际值相比偏小新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页角度三 DIS 模型模型解法利用 DIS 能直接将测量数据输入计算机，经过处理可得到所需
11、图象，如 xt 图象、vt 图象和 at 图象等，然后分析图象，利用图象的斜率和截距等即可求得速度和加速度在用图象处理实验数据时常利用“化曲为直”的思想，将非线性关系图象转化为线性关系图象，然后由图线的截距和斜率等确定物体的速度和加速度新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页例3 某同学用如图甲所示的实验装置研究小车在光滑斜面上匀加速下滑的运动规律以一定初速度从位移传感器(可以测量小车和传感器间的距离)处释放小车，并开始计时，测量小车和传感器之间的间距 s 与时间 t 的关系但由于操作失误，本应在计算机屏幕上显示的 s-t 图象被改为stt 图象，实验结果如图乙所示根据此图象回答下列问
12、题新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(1)t0.4 s 时，小车与传感器之间的距离 s_.(2)传感器开启瞬间小车运动的速度 v0_.(3)小车的加速度大小约为_(结果均保留两位有效数字)思维分析 本题通过位移传感器和计算机直接得出stt 图象，然后根据相关信息求小车的初速度和加速度答案：(1)0.66 m(2)1.3 m/s(3)1.8 m/s2新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：由图象可知当 t0.4 s 时，st1.66 m/s，故此时 s1.660.4 m0.664 m0.66 m；小车沿斜面做匀加速直线运
13、动，由 sv0t12at2 得stv012at，图象在纵轴上的截距表示物体运动的初速度，v01.3 m/s；图象的斜率 k12a，即小车的加速度 a2k1.8 m/s2.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页1(2018广东广州模拟)(1)某同学用电磁打点计时器测匀变速直线运动的加速度，电磁打点计时器的工作电源为_A220 V 交流电B6 V 以下交流电C220 V 直流电D6 V 以下直流电答案：(1)B 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)实验中打点计时器每隔 0.02 s 打一个点，打出的纸带如图所示，则可大致判断小车做_(填“匀速”或“匀变速”)直线运动，这
14、是因为_；计算小车的加速度大小 a_m/s2(保留两位有效数字)答案：(2)匀变速 两个连续相等的时间间隔内的位移之差恒定 3.0新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)电磁打点计时器的工作电源为 6 V 以下的交流电，选项 B 正确(2)根据打出的纸带两个连续相等的时间间隔内的位移之差恒定，可大致判断小车做匀变速直线运动利用 xaT2，T50.02 s0.1 s，可得小车的加速度大小a3.0 m/s2.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页2(2018北京石景山模拟)现用频闪照相方法来研究物块的变速运动在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物
15、块的位置如图所示拍摄时频闪频率是10 Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取A、B、C、D和E 5个连续影像间的距离依次为x110.76 cm、x215.05 cm、x319.34 cm和x423.65 cm.根据数据，完成下列问题：(1)物块的加速度a_ m/s2(保留三位有效数字)(2)请判断当物块的速度为2 m/s时物块处于x1、x2、x3和x4中的_段，理由是_答案：(1)4.30(2)x3 因为物块在位置 C 的速度 vC1.72 m/s 2 m/s，所以物块位于 CD 之间新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)根据匀变速直线运动相邻相等时间内的位移之差相等和逐差法可
16、知，物块的加速度为：ax3x4x1x24T2x3x4x1x24f24.30 m/s2(2)因为物块在位置 C 的速度 vCx2x32T 1.72 m/s2 m/s，所以物块位于 C、D 之间，即当物块的速度为 2 m/s时物块处于 x1、x2、x3 和 x4 中的 x3 段新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页3(2018湖南郴州模拟)如图甲所示是用光电门测定小车瞬时速度的情境，轨道上a、c 间距离恰等于小车长度，b 是 ac 的中点，某同学采用不同的挡光片重复做同一实验，并对测量精确度加以比较新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(1)如图乙所示，用螺旋测微器测量某挡光片
17、的宽度，读数为_ mm.(2)若挡光片安装在小车中点处，光电门安装在 b 点处，它测量的是小车前端 P 抵达_(填“a”“b”或“c”)点时小车的瞬时速度(3)若每次小车从相同位置释放，更换不同宽度的挡光片重复实验，记录三次数据如表所示，那么测得瞬时速度较精确的值为_ m/s.次数挡光片宽(m)挡光时间(s)速度(m/s)18.0001030.00362.2224.0001030.00202.0032.0001030.00111.82答案：(1)1.200(2)a(3)1.82新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)螺旋测微器固定刻度为 1.000 mm，可动刻度读数为 2
18、0.00.010.200 mm，所以螺旋测微器的读数为 1.0000.2001.200 mm；(2)挡光片安装在小车中点处，光电门安装在 b 点，当挡光片到达光电门处时，小球前端 P 刚好抵达 a 点，故它测量的是小车前端 P 抵达 a 点时的瞬时速度；(3)光电门测速的原理，是用挡光片的宽度除以挡光片通过光电门的时间，即挡光片通过光电门的平均速度近似的表示小车运动的瞬时速度，所以挡光片宽度越小，通过光电门的时间越短，平均速度越接近瞬时速度，从数据可知测得瞬时速度较精确的值的是第 3 次实验，故较为精确的瞬时速度为 1.82 m/s.新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页4在做“研究
19、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 的交流电源新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(1)设电火花计时器的打点周期 T，计算 F 点的瞬时速度 vF的公式为 vF_；(2)若电火花计时器的打点周期为 T0.02 s，各个间距的数值如下表，求出物体的加速度 a_m/s2(结果保留两位有效数字)；d1d2d3d4d5d6间距(cm)0.681.863.555.768.4611.65(3)如果当时电网中交变电
20、流的实际电压为 210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_(填“偏大”“偏小”或“不变”)答案：(1)d6d410T (2)0.51(3)不变新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)F 点是 EG 的中间时刻点，根据匀变速直线运动的规律平均速度等于中间时刻的瞬时速度可以求出 F 点的瞬时速度，每两个计数点之间的时间间隔为 5T，E 到 G 的时间为 10T，所以 vFd6d410T；(2)通过逐差法求解加速度 ad6d3d395T2d62d3225T2 11.6523.551022250.022m/s20.51 m/s2；(3)电压变化不会影响交流
21、电的频率，不会影响打点计时器的周期，所以加速度的测量值与实际值相比不变新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页5某同学在实验室用如图甲所示的装置来研究牛顿第二定律的问题甲(1)为了尽可能减少摩擦力的影响，需要将长木板的右端垫高，直到在没有砂桶拖动下，小车拖动穿过计时器的纸带时，能在纸带上_答案：(1)打出间距均匀的点 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(2)在_条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力(3)在此实验中，此同学先接通计时器的电源，再放开纸带，如图乙是在m100 g，M1 kg情况下打出的一条纸带，O为起点，A、B、C为过程中的三个相邻的计数点，
22、相邻的计数点之间有四个点没有标出，有关数据如图乙所示，其中hA42.05 cm，hB51.55 cm，hC62.00 cm，则小车的加速度为a_m/s2(保留两位有效数字)乙答案：(2)砂和砂桶的质量远小于小车总质量(3)0.95 新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(4)在“验证牛顿运动定律”的实验中，在研究加速度 a 与小车的质量 M 的关系时，由于没有注意始终满足(2)问的条件，结果得到的图象应是下图中的()答案：(4)D新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页解析：(1)实验中要研究牛顿第二定律，需要平衡摩擦力，应通过右侧垫高的方法使小车受到的摩擦力与重力的分力相互平衡，平衡的依据就是在小车没有砂桶拖动下，小车做匀速直线运动，即小车拖动穿过计时器的纸带时，能在纸带上打出间距均匀的点；(2)在砂和砂桶的质量远小于小车总质量条件下，可以认为绳对小车的拉力近似等于砂和砂桶的总重力新课标高考第二轮总复习物理 上一页返回导航下一页(3)小车的加速度为axT262.0051.5551.5542.051020.12m/s20.95 m/s2(4)随着 1M增大，小车质量在减小，因此小车质量不再满足远大于砂和砂桶的质量，加速度不可能一直均匀增大，加速度的增大幅度将逐渐减小，最后趋近于定值 g，D 正确
