(新高考)2023高考物理专题突破讲义-力学实验(1)——纸带类和光电门类精品.pdf

第22课时力学实验(1)——纸带类和光电门类实验

命题角度(1)探究小车速度随时间变化的规律；(2)探究加速度与物体受力、物体质量的关
系；(3)验证机械能守恒定律；(4)验证动量守恒定律．
知识储备
一、纸带的分析和数据处理光电门的应用
1．两个关键点
(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．要注意“每五个点取一个计数点”与“每隔四个点取一个计数

点”的说法是等效的，当打点计时器所用交流电源的频率为50Hz时，两相邻计数点间的时
间间隔T＝5×0.02s＝0.10s.
(2)涉及打点计时器的实验均是先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再释放纸
带．
2．记录的信息
纸带可以记录物体运动的时间和物体运动的位移(频闪照相和纸带记录的物理量相
同)．与光电门相连的数字计时器记录时间．
3．求速度和加速度
做匀

变速直线运动的物体在一段时间内的平均速度等于这段时间中
测瞬时速度
纸带间时刻的瞬时速度．如图所示，求打某一点时物体的瞬时速度，

只需在这一点的前后各取相同时间间隔T的两段位移x和x，
nn＋1

xn＋xn＋1
则打n点时的速度v＝.
n2T
测加速度①用“逐差法”求加速度如图所示

第１页，共２０页
x4＋x5＋x6－x1＋x2＋x3
a＝.
9T2
②作出v－t图像，通过图像的斜率求物体运动的加速度，a＝
Δv
.
Δt
光电门主要是测量速度的仪器，设小车上挡板的宽度为d，挡板
测速度d
遮住光电门光线的时间为Δt，则小车通过光电门的速度v＝.
光电Δt
门若已知两个光电门之间的距离为x，小车通过两个光电门时的速
测加速度
v2－v21
度分别为v、v，则a＝.
122x

二、使用打点计时器
实验操作中的注意事项：
1．平行：纸带、细绳要和长木板平行．
2．靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置．
3．两先两后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带．
4．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地或小车与滑轮碰
撞．
5．减小误差：小车另一端挂的槽码质量要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少，
或者速度太小，使纸带上打的点过于密集．

高考题型1探究小车速度随时间变化的规律

例1(2019·全国卷Ⅰ·22)某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动

进行探究．物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图1所示．已知打点计时器所用交流电
的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出．在A、B、C、
D、E五个点中，打点计时器最先打出的是______点．在打出C点时物块的速度大小为

________m/s(保留3位有效数字)；物块下滑的加速度大小为________m/s2(保留2位有效数
字)．

图1

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答案A0.2330.75
解析根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A

点．根据刻度尺读数规则可读出，B点对应的刻度为1.20cm，C点对应的刻度为3.15cm，D

点对应的刻度为5.85cm，E点对应的刻度为9.30cm，AB＝1.20cm，BC＝1.95cm，CD＝2.70cm，

1
DE＝3.45cm.两个相邻计数点之间的时间间隔T＝5×s＝0.10s，根据做匀变速直线运动的
50
质点在一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度可得，打出C点时物块的速

BC＋CDCD＋DE－AB＋BC
≈0.233m/s.a
度大小为vC＝由逐差法可得＝，解得a＝0.75
2T4T2

m/s2.
例2(2020·江苏卷·11)疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究．用手机

拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，

实验装置如图2所示．

图2
(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________．
(2)下列主要操作步骤的正确顺序是________．(填写各步骤前的序号)
①把刻度尺竖直固定在墙上
②捏住小球，从刻度尺旁静止释放
③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置
④打开手机摄像功能，开始摄像
(3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图3所示．已知所截取的图片
1
相邻两帧之间的时间间隔为s，刻度尺的分度值是1mm，由此测得重力加速度为_____
6

m/s2.

图3
(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向．从该
视频中截取图片，________(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加