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例题精讲 · 第 00665 题 · v₂²−v₁² 和 (v₂−v₁)² 差着一个交叉项

以自编两光电门自由落体读数为材料,现算重力加速度、通过时间、平均速度与间距闭合,训练 v₂²−v₁²=2gh 与匀加速平均速度的关系,并回代误用速度差平方的五倍偏差。

00665题号全 1000 篇 · 第 第111轮 / 第111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

自由落体里两点的速度满足 v₂² − v₁² = 2gh。这个式子和 (v₂−v₁)² 不是一回事:展开 (v₂−v₁)² = v₂² − 2v₁v₂ + v₁²,比平方差少了交叉项,拿它算 g 会整个量级错掉。

自编示意:小球下落经过两个光电门,门 1 读得 v₁=2.80 m/s、门 2 读得 v₂=4.20 m/s,两门间距 h=0.500 m。读数均为自编示意,不代表真实测量记录。

二、逐题精讲

题1

题1 求重力加速度 g、两门之间的通过时间与平均速度。

解析

v₂² − v₁² = 4.20² − 2.80² = 9.80,故 g = 9.80/(2×0.500) = 9.80 m/s²。

匀加速下 Δt = (v₂−v₁)/g = 1.40/9.80 = 0.142857 s,平均速度 v̄ = (v₁+v₂)/2 = 3.50 m/s。回代核验:v̄·Δt = 3.50×0.142857 = 0.500 m = h,闭合;又 v₂² = v₁² + 2gh 代回得 17.64 = 17.64。

注意光电门给的是遮光条通过那段的平均速度,本题按题面口径把它归到各门所在位置的中点时刻;两个门对应两个不同时刻,Δt 是这两个中点时刻之差。

答案 g=9.80 m/s²;Δt=0.142857 s;v̄=3.50 m/s;v̄·Δt=h 闭合

采分点 平方差公式 2 分;g 数值 1 分;Δt 与平均速度 2 分;两处回代 2 分;中点时刻口径 1 分

易错点 把 v₂²−v₁² 写成 (v₂−v₁)²;把 Δt 当成遮光时间

题2

题2 若误用 (v₂−v₁)²/(2h) 求 g,会得到多少?差几倍?

解析

误算 g' = (1.40)²/(2×0.500) = 1.96 m/s²,只有正确值 9.80 的 1/5.0。比值 (v₂²−v₁²)/(v₂−v₁)² = (v₂+v₁)/(v₂−v₁) = 7.00/1.40 = 5.0,正好 5 倍。

这个比值不是巧合:v₂²−v₁² = (v₂−v₁)(v₂+v₁),除以 (v₂−v₁)² 就剩 (v₂+v₁)/(v₂−v₁)。本题两速度取 2.80 与 4.20,和为 7.00、差为 1.40,比值恰为 5;换一组速度比值就变,不能当常数记。

回代核验:1.96×5.0 = 9.80 = 9.80;把 g 代回 v₂ = √(v₁²+2gh) 得 4.20 = 4.20 m/s,两路闭合。

答案 误算 g′=1.96 m/s²,是正确值的 1/5.0;比值随速度组变化,不是常数

采分点 误算值 2 分;五倍关系与因式分解 2 分;非常数说明 1 分;两处回代 2 分;口径说明 1 分

易错点 把 5 倍当通用常数;漏掉中点时刻口径

三、规律小结与对照表

量公式本题值说明
速度平方差v₂²−v₁²9.80自编示意
重力加速度 g平方差/(2h)9.80 m/s²本题结果
通过时间(v₂−v₁)/g0.142857 s中点时刻差
误算 g′(v₂−v₁)²/(2h)1.961/5.0 倍

小结:用速度平方差求 g,别用速度差的平方。本例 g=9.80 m/s²,误算 1.96 差 5.0 倍;v̄·Δt=h 闭合。读数均为自编示意。

四、自测清单

  • 知道 v₂²−v₁²=2gh 的适用条件
  • 能算 g、Δt 与平均速度
  • 能用 v̄·Δt=h 回代间距
  • 能识别 (v₂−v₁)² 的交叉项错误
  • 能用因式分解说明倍数不是常数
  • 能回代末速度
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):运动学测量、光的干涉、牛顿定律、传感器、电路与声学相关章节
  • 《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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联招物理·光电门测 g:用两点速度平方差,别用速度差的平方
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