2024-2025年高考物理實驗方法逐差法含解析

PAGE2025年高考物理試驗方法：逐差法在用打點計時器打下的紙帶測加速度的試驗中，我們用逐差法計算加速度。計算加速度的基本公式：公式推導(dǎo)：依據(jù)運動學(xué)公式，有=1\*GB3①，=2\*GB3②，但，所以=3\*GB3③，=2\*GB3②-=3\*GB3③得，所以，即逐差法計算加速度的公式：假如測得6個數(shù)據(jù)：、、、、、，則.公式推導(dǎo)：因為，，，3式相加得，得同理，以上3式相加得：，所以。為什么要用逐差法測加速度？早期的物理教科書，只有公式，因為題目所給的數(shù)據(jù)用哪一組計算都相等。后來為了聯(lián)系實際，題目中給的數(shù)據(jù)用，，，，幾個公式算的加速度都不相等或不都相等（因為讀數(shù)是這樣的），究竟哪一個答案對呢？有人想出一個方法，就是求平均值，即，細心的人會發(fā)覺，這個“平均值”并不能表示平均值，因為事實上這個“平均值”是=，還是只用了6個數(shù)據(jù)中的2個數(shù)據(jù)。后來，采納高校物理中的“逐差法”，得到了上述公式，這樣，題目給出的6個數(shù)據(jù)都用上了，這才是真正的平均值。那么，假如題目給出的是7個數(shù)據(jù)、、、、、，呢？我們就用這個公式來計算，放棄這個數(shù)據(jù)了。例1.某同學(xué)用下圖所示的試驗裝置驗證機械能守恒定律，其中打點計時器的電源為溝通電源，可以運用的頻率有和。打出紙帶的一部分如圖（b）所示。該同學(xué)在試驗中沒有記錄溝通電的頻率，須要用試驗數(shù)據(jù)和其它題給條件進行推算。(1) 若從打出的紙帶可判定重物勻加速下落，利用和圖（b）中給出的物理量可以寫出：在打點計時器打出B點時，重物下落的速度大小為______________，打出C點時重物下落的速度大小為_____________，重物下落的加速度大小為_____________。(2)已測得當?shù)刂亓铀俣却笮?，試驗中重物受到的平均阻力大小約為其重力的1%，由此推算出為__________?！敬鸢浮竣?，，；⑵40【解析】⑴由于重物勻加速下落，各相鄰點之間時間間隔相同，因此點應(yīng)是從運動到的過程的中間時刻，由勻變速直線運動的推論可得：點的速度等于段的平均速度，即由于，故同理可得勻加速直線運動的加速度故 ①⑵重物下落的過程中，由牛頓其次定律可得： ②由已知條件 ③由②③得 代入①得：，代入數(shù)據(jù)得例2.某同學(xué)利用圖示裝置探討小車的勻變速直線運動①試驗中必要的措施是A.細線必需與長木板平行B.先接通電源再釋放小車C.小車的質(zhì)量遠大于鉤碼的質(zhì)量D.平衡小車與長木板間的摩擦力②他試驗時將打點計時器接到頻率為50HZ的溝通電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數(shù)點如圖所示（每相鄰兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出）；s1=3.59cm；s2=4.41cm；s3=5.19cm；s4=5.97cm；s5=6.78cm；s6=7.64cm；則小車的加速度a=m/s2（要求充分利用測量數(shù)據(jù)），打點計時器在打B點時小車的速度vB=m/s；（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）【解析】①略②兩點間的時間間隔，由逐差法得==打點計時器在打B點時的速度=【答案】①AB②0.800.40例3.某學(xué)生用圖（a）所示的試驗裝置測量物塊與斜面的動摩擦因數(shù)。已知打點計時器所用電源的頻率為50Hz，物塊下滑過程中所得到的紙帶的一部分如圖（b）所示，圖中標出了五個連續(xù)點之間的距離。物塊下滑時的加速度a=m/s2，打C點時物塊的速度v=m/s;已知重力加速度大小為g，為求出動摩擦因數(shù)，還必需測量的物理量是（填正確答案標號）A物塊的質(zhì)量B斜面的高度C斜面的傾角【解析】依據(jù)逐差法公式【答案】（1）3.25；1.79；（2）C例4.現(xiàn)用頻閃照相方法來探討物塊的變速運動。在一小物塊沿斜面對下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示。拍攝時頻閃頻率是10Hz;通過斜面上固定的刻度尺讀取的5個連續(xù)影像間的距離依次為x1、x2、x3、x4。已知斜面頂端的高度/h和斜面的長度/s數(shù)據(jù)如下表所示。重力加速度大小g=9.80m/s2。依據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)物塊的加速度a=m/s2(保留3位有效數(shù)字)。(2)因為可知斜面是粗糙的?！窘馕觥?1)依據(jù)逐差法公式，加速度大小為：(2)假如斜面是光滑的，加速度應(yīng)當為，因為實際加速度小于光滑斜面的加速度，所以斜面是粗糙的。例5.小球作直線運動時的頻閃照片如圖所示。已知頻閃周期T=0.1s，小球相鄰位置間距（由照片中的刻度尺量得）分別為OA=6.51cm，AB=5.59cm，BC=4.70cm，CD=3.80cm，DE=2.89cm，EF=2.00cm.小球在位置A時速度大小=▲m/s，小球運動的加速度=▲m/s2【解析】，依據(jù)逐差法公式?！敬鸢浮?.605點評：公式來源于打點計時器打的點的計算，把它遷移到頻閃照片上。同學(xué)們要會遷移學(xué)問。目前流行一種說法（有一本書名）叫“細微環(huán)節(jié)確定成敗”。物理試驗題常常考細微環(huán)節(jié)。本題便是其中之一。小結(jié)：（1）逐差法計算加速度的公式不僅可以用在打點計時器的紙帶的數(shù)據(jù)處理，也可應(yīng)用到拍攝照片的數(shù)據(jù)處理。（2）逐差法公式不僅可以應(yīng)用到“探討勻變速運動”的試驗中，也可用到“探究加速度與受力及質(zhì)量的關(guān)系”的試驗中。還可以用到“驗證機械能守恒”在試驗中。（3）逐差法公式不僅可用在自由落體運動中，也可以用在斜面運動中?？梢?，逐差法在物理試驗中的應(yīng)用還是很大的，許多的，很廣泛的。新題速遞2024江蘇省卷第11題11.（10分）疫情期間“停課不停學(xué)”，小明同學(xué)在家自主開展試驗探究.用手機拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當?shù)氐闹亓铀俣?，試驗裝置如題11-1圖所示.（1）家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作試驗中下落物體的是________.（2）下列主要操作步驟的正確依次是_______.（填寫各步驟前的序號）①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機固定在三角架上，調(diào)整好手機鏡頭的位置④打開手機攝像功能，起先攝像（3）停止攝像，從視頻中截取三幀圖片，圖片中的小球和刻度如題11-2圖所示.已知所截取的圖片相鄰兩幀之間的時間間隔為，刻度尺的分度值是，由此測得重力加速度為_______.（4）在某次試驗中，小明釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向.從該視頻中截取圖片，_______（選填“仍能”或“不能”）用（3）問中的方法測出重力加速度.【答案】11.（1）小鋼球（2）①③④②（3）9.6（9.5~9.7都算對）（4）仍能【解析】（3）由此測得重力加速度為，，，，代入得。2024年高考全國3卷第22題.（5分）甲乙兩位同學(xué)設(shè)計了利用數(shù)碼相機的連拍功能測重力加速度的試驗。試驗中，甲同學(xué)負責釋放金屬小球，乙同學(xué)負責在小球自由下落的時候拍照。已知相機每間隔0.1s拍1幅照片。（1）若要從拍得的照片中獲得必要的信息，在此試驗中還必需運用的器材是。（填正確答案標號）A.米尺 B.秒表 C.光電門 D.天平（2）簡述你選擇的器材在本試驗中的運用方法。答：（3）試驗中兩同學(xué)由連續(xù)3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab=24.5cm、ac=58.7cm，則該地的重力加速度大小為g=___m/s2。（保留2位有效數(shù)字）【答案】22.（1）A（2）將米尺豎直放置，使小球下落時盡量靠近米尺。（3）9.7【解析】（3）2024年高考22題．（5分）某探究小組為了探討小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。試驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。試驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續(xù)的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30s內(nèi)共滴下46個小水滴）（1）由圖（b）可知，小車在桌面上是____________（填“從右向左”或“從左向右”）運動的。（2）該小組同學(xué)依據(jù)圖（b）的數(shù)據(jù)推斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為___________m/s，加速度大小為____________m/s2。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）【解析】減速運動，T=．【答案】22.（1）從左向右（2）0.190.0372024年全國2卷第22題．（5分）如圖（a），某同學(xué)設(shè)計了測量鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)的試驗。所用器材有：鐵架臺、長木板、鐵塊、米尺、電磁打點計時器、頻率50Hz的溝通電源，紙帶等?；卮鹣铝袉栴}：（1）鐵塊與木板間動摩擦因數(shù)μ=（用木板與水平面的夾角θ、重力加速度g和鐵塊下滑的加速度a表示）（2）某次試驗時，調(diào)整木板與水平面的夾