題型2紙帶類試驗綜合“長木板、小車、紙帶、打點計時器”試驗裝置中的細微環節及留意事項(1)打點計時器系列四個試驗力學試驗中用到打點計時器的試驗主要有4個，分別是探討勻變速直線運動，驗證牛頓運動定律，探究動能定理，驗證機械能守恒定律。(2)紙帶數據的處理方法(3)平衡摩擦力的兩個試驗及方法驗證牛頓運動定律和探究動能定理兩個試驗均需平衡摩擦力，平衡摩擦力的方法是墊高有打點計時器的一端，給小車一個初速度，使小車能勻速下滑。(4)四個關鍵點①區分計時點和計數點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的點。計數點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點。要留意“每五個點取一個計數點”與“每隔四個點取一個計數點”的取點方法是一樣的。②涉及打點計時器的試驗均是先接通電源，打點穩定后，再釋放紙帶。③試驗數據處理可借助圖像，充分利用圖像斜率、截距等的物理意義。④小車在長木板上做勻加速直線運動時，繩上的拉力并不等于懸掛物的重力，只有當M車?m掛時，繩上的力近似等于懸掛物的重力。假如繩上連接著力傳感器或測力器，則可干脆讀出繩上的拉力，不要求M車?m掛。〔真題探討1〕(2024·全國甲卷)某同學利用如圖甲所示的試驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連，右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連，鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次試驗得到的紙帶和相關數據如圖乙所示。(1)已知打出圖乙中相鄰兩個計數點的時間間隔均為0.1s，以打出A點時小車位置為初始位置，將打出B、C、D、E、F各點時小車的位移Δx填到表中，小車發生位移所用時間和平均速度分別為Δt和eq\o(v,\s\up6(－))，表中ΔxAD＝_24.00__cm，eq\o(v,\s\up6(－))AD＝_80.0__cm/s。位移區間ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.30eq\o(v,\s\up6(－))/(cm·s－1)66.073.0eq\o(v,\s\up6(－))AD87.394.6(2)依據表中數據得到小車平均速度eq\o(v,\s\up6(－))隨時間Δt的變更關系，如圖丙所示。在圖丙中補全試驗點。(3)從試驗結果可知，小車運動的eq\o(v,\s\up6(－))－Δt圖線可視為一條直線，此直線用方程eq\o(v,\s\up6(－))＝kΔt＋b表示，其中k＝_70.0__cm/s2，b＝_59.0__cm/s。(結果均保留3位有效數字)(4)依據(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小vA＝_b__，小車的加速度大小a＝_2k__。(結果用字母k、b表示)【答案】(2)見解析圖。【解析】(1)ΔxAD＝ΔxAB＋ΔxBC＋ΔxCD＝24.00cm。eq\o(v,\s\up6(－))AD＝eq\f(ΔxAD,tAD)＝80.0cm/s。(2)如圖所示。(3)連接上圖中各點，由圖像得截距為59，則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，則vA＝b，a＝2k。〔對點訓練〕(2024·湖南長沙模擬)圖甲為“探究加速度與物體所受合外力關系”的試驗裝置，試驗中所用小車的質量為M，重物的質量為m，試驗時變更重物的質量，登記測力計對應的讀數F。(1)試驗過程中，_不須要__滿意M?m(填“須要”或“不須要”)。(2)試驗過程中得到如圖乙所示的紙帶，已知所用溝通電的頻率為50Hz。其中A、B、C、D、E為五個計數點，相鄰兩個計數點之間還有4個點沒有標出，依據紙帶供應的數據，可求出小車加速度的大小為_0.638__m/s2。(計算結果保留三位有效數字)(3)當重物質量合適時，小車做勻速運動，此時測力計的讀數為F0。更換重物，用a表示小車的加速度，F表示彈簧測力計的示數，下列描繪的a－F關系圖像合理的為_D__。【解析】(1)試驗中，細線對滑輪和小車的作用力通過測力計測量，不須要滿意M?m。(2)相鄰計數點間的時間間隔為T＝eq\f(5,f)＝eq\f(5,50)s＝0.1s依據逐差法可得小車的加速度為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