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例题精讲 · 第 00551 题 · 相邻间距的「差」才是 gT²,不是间距本身

以四段自编示意频闪位移为材料,用 Δs = gT² 的逐差法求重力加速度,回代四段间距,并讨论把频闪周期记错一半造成的偏差。

00551题号全 1000 篇 · 第 第92轮 / 第92册 轮
方向物理·实验六向之一
题型自编仿真题逐题精讲 · 采分点拆解

题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。

例题精讲 · 物理实验

一、考点定位与做题顺序

频闪照相每隔相同时间 T 记一次位置,得到的是「相邻两段位移」s1、s2、s3……。匀变速运动里这些位移构成等差数列,公差才是 gT²:Δs = s(n+1) − s(n) = gT²。这个「逐差」把初速度消掉了,所以不必知道第一帧时物体是不是从静止开始。

注意 s1 本身不是 gT²,只有相邻差才是。自编示意读数:T = 0.04 s,四段位移 1.96、3.528、5.096、6.664 cm,均为自编示意,不代表真实拍摄数据。

二、逐题精讲

题1

题1 由四段相邻位移求重力加速度,并验证逐差是否恒定。

解析

逐差:s2−s1 = 3.528−1.96 = 1.568 cm,s3−s2 = 5.096−3.528 = 1.568 cm,s4−s3 = 6.664−5.096 = 1.568 cm,三段差相同,说明读数自洽、确实是匀加速。

把公差换成米:Δs = 1.568 cm = 0.01568 m。由 Δs = gT² 得 g = 0.01568 / (0.04)² = 0.01568/0.0016 = 9.8 m/s²。

回代核验:四段平均位移 = (1.96+3.528+5.096+6.664)/4 = 4.312 cm;按 s_n = s1 + (n−1)Δs 反推第二段 1.96+1.568 = 3.528 cm、第三段 3.528+1.568 = 5.096 cm、第四段 5.096+1.568 = 6.664 cm,四段全闭合。若直接拿 s1 当 gT²,会得 1.96/0.01/0.0016 量级完全不对的数,这是最典型的错法。

答案 逐差恒为 1.568 cm,g = 9.8 m/s²;四段按 s1+(n−1)Δs 全部回代成立

采分点 三段逐差各 1 分;说明 Δs=gT² 而非 s=gT² 2 分;单位换算 1 分;g = 9.8 2 分;四段回代 2 分

易错点 把第一段位移 s1 直接除以 T²;厘米忘记换米

题2

题2 若把频闪周期误记为 0.02 s(实际是 0.04 s),算出的 g 是多少?偏大多少?

解析

仍用同一逐差 Δs = 0.01568 m,但 T² 变成 (0.02)² = 0.0004 s²,得 g′ = 0.01568/0.0004 = 39.2 m/s²。

相对偏差 = (39.2 − 9.8)/9.8 = 300.0%。因为 g 与 T² 成反比,周期记成一半,结果放大 4 倍、净偏大 3 倍即 300.0%,与「偏大 300%」一致。

回代核验:39.2/9.8 = (0.04/0.02)² = (0.04/0.02)² = 4.0,闭合。这也说明周期是平方项, slightest 记错会被放大;若把周期记成两倍,g 反而只剩四分之一。

答案 g′ = 39.2 m/s²,偏大 300.0%(放大 4 倍)

采分点 错误周期代入 2 分;g′ = 39.2 2 分;平方反比说明 2 分;相对偏差 300.0% 2 分;比值回代 1 分

易错点 把偏差说成 2 倍而不是 4 倍;用错周期却仍拿 9.8 当分母算别的量

三、规律小结与对照表

量读数/公式结果易错
逐差s(n+1)−s(n)1.568 cm误用 s1
周期平方T²0.0016 s²记成 0.0004
gΔs/T²9.8 m/s²单位未换米
平方反比(T/T2)²4.0说成 2 倍

小结:先算相邻位移的差、确认它恒定,再用 Δs=gT²。本例逐差 1.568 cm 给 g=9.8 m/s²;周期减半会把结果放大到 39.2、偏大 300.0%。读数均为自编示意,不代表真实拍摄数据。

四、自测清单

  • 知道逐差 Δs=gT² 而不是单段位移
  • 能验证三段逐差恒定
  • 能把厘米换成米再代入
  • 能由 T² 反比解释周期记错的放大
  • 会算相对偏差与倍数回代
  • 不把频闪周期当成单段运动时间
编写说明与学科依据

本文为备考教研体例稿:题目系按课程标准与联招常见考点范围编写的仿真练习题,非真题原文;文中案例为示意内容,非真实记录;文末栏目为学科依据说明,非逐条引文。涉及报考、录取、证件、居留、资助等事项,一律以当年官方文件与学校正式通知为准。

学科依据:

  • 人教版高中教材(物理):交变电流、光学、动量、刚体转动、简谐振动与测量误差相关章节
  • 《普通高等学校联合招收华侨港澳台学生考试大纲(物理科)》:相关考点考查范围(仅作命题范围参照,本文题目未与真题逐题比对)
  • 编写说明:题目、选段、选项、数据与解析均为按常见考点独立编写的原创仿真题,未取自任何题库、教辅或试卷;采分点为教研整理,非官方评分标准

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