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例题精讲 · 第 00737 题 · 先把频闪频率换成时间间隔,再用相邻位移差求加速度

以自编示意频闪照片 10.0 Hz、五个位置读数为材料,用逐差法求重力加速度,并回代把曝光频率当成 20.0 Hz 造成的 4 倍偏差。

00737题号全 1000 篇 · 第 第123轮 / 第123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

频闪照片给的是等时间间隔的位置,不是速度。直接用「相邻位移差除以时间」得到的是平均速度,要求加速度得再看速度的差,也就是位置的二阶差分。

自编示意:频闪频率 10.0 Hz,五个连续位置读数 0.00、4.90、19.60、44.10、78.40 cm。读数与频率均为自拟示意,不代表真实实验记录。

二、逐题精讲

题1

题1 由这组读数求重力加速度。

解析

Δt = 1/10.0 = 0.100 s,Δt² = 0.0100 s²。匀变速下相邻相等时间内的位移差恒定:Δs = gΔt²。取二阶差分:19.60−2×4.90+0.00 = 9.80 cm,44.10−2×19.60+4.90 = 9.80 cm,两段一致。换算成米并除以 Δt²:g = 9.80/100/0.0100 = 9.80 m/s²,两段平均仍 9.80 m/s²。逐差法的好处是用上多段读数、互相校验,比只取头两点稳。

答案 Δt = 0.100 s;两段二阶差分均 9.80 cm;g = 9.80 m/s²。

采分点 频率换间隔 1 分、Δt² 1 分、二阶差分两式各 1 分、单位换算 1 分、g 值 1 分。

易错点 把 cm 直接当 m 代入,结果会差 100 倍。

题2

题2 若把频闪频率误读成 20.0 Hz,g 会报成多少?说明偏差为什么是 4 倍而不是 2 倍。

解析

误读后 Δt′ = 1/20.0 = 0.050 s,Δt′² = 0.0025 s²,g′ = 9.80/100/0.0025 = 39.20 m/s²,是正确值的 4.0 倍。因为 g 与 Δt² 成反比,频率翻倍使 Δt 减半、Δt² 变四分之一,g 就放大 4 倍,不是 2 倍。位移读数本身没变,所以这个偏差纯来自时间标度;用「照片上点距变大」解释无效,应回查频闪仪的设定频率与计时单位。

答案 g′ = 39.20 m/s²,为正确值的 4 倍。

采分点 误读间隔 1 分、Δt′² 1 分、g′ 1 分、平方反比说明 1 分、时间标度归属 1 分。

易错点 把 4 倍写成 2 倍,是漏了 Δt 要平方。

三、规律小结与对照表

量公式10.0 Hz误读 20.0 Hz
Δt1/f0.100 s0.050 s
Δt²—0.0100 s²0.0025 s²
二阶差分sₙ₊₂−2sₙ₊₁+sₙ9.80 cm9.80 cm
gΔs/Δt²9.80 m/s²39.20 m/s²
倍数(f′/f)²14

小结:频闪先换时间间隔,加速度看位移二阶差分;频率误差按平方放大,别按倍数想当然。

四、自测清单

  • 能把频闪频率换成时间间隔
  • 能写出位置二阶差分
  • 能用 Δs=gΔt² 反解 g
  • 能换算 cm 到 m
  • 能解释频率误读的 4 倍偏差
  • 能识别偏差来自时间标度
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):单摆、频闪照相、电场平衡、全反射与电阻温度系数相关章节
  • 《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·频闪照相测 g:二阶差分比逐段速度更稳
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