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4 [2025珠海校级段考]如图,某同学利用频闪照相技术测量小球下落过程的平均速度,整理的部分实验报告如下,请将报告内容补充完整。
【实验原理】
【实验器材】小球、刻度尺、频闪照相机
【实验步骤】
(1) 将刻度尺竖立在水平地面上,一小球从刻度尺零刻度线所在高度由静止下落。下落过程中,利用频闪照相机每隔0.05 s拍摄一次小球的照片,其运动轨迹如图所示。
(2) 测出小球通过的路程:$s_{AB}=$
(3) 分别计算小球通过这三段路程的平均速度。
速度。
【实验结论】
(1) 小球在这三段路程的平均速度分别为: $v_{AB}=$
(2) 由于三段路程的平均速度 $v_{AB}$、$v_{BC}$、$v_{CD}$ 逐渐
【评估交流】
实验过程中,若 $s_{CD}$ 测量结果偏大,则计算CD段的平均速度 $v_{CD}$ 偏
【实验原理】
$v=\dfrac{s}{t}$
。【实验器材】小球、刻度尺、频闪照相机
【实验步骤】
(1) 将刻度尺竖立在水平地面上,一小球从刻度尺零刻度线所在高度由静止下落。下落过程中,利用频闪照相机每隔0.05 s拍摄一次小球的照片,其运动轨迹如图所示。
(2) 测出小球通过的路程:$s_{AB}=$
1.30
cm, $s_{BC}=3.60$ cm, $s_{CD}=6.10$ cm。(3) 分别计算小球通过这三段路程的平均速度。
速度。
【实验结论】
(1) 小球在这三段路程的平均速度分别为: $v_{AB}=$
26
cm/s, $v_{BC}=72$ cm/s, $v_{CD}=122$ cm/s。(2) 由于三段路程的平均速度 $v_{AB}$、$v_{BC}$、$v_{CD}$ 逐渐
变大
(填“变大”或“变小”),小球在竖直下落过程中,做变速
(填“匀速”或“变速”)直线运动。【评估交流】
实验过程中,若 $s_{CD}$ 测量结果偏大,则计算CD段的平均速度 $v_{CD}$ 偏
大
。答案
4.【实验原理】$v=\dfrac{s}{t}$ 【实验步骤】(2) 1.30 【实验结论】(1) 26 (2) 变大 变速 【评估交流】大
解析
【分析】
解决本题需结合平均速度的相关知识：首先明确测量平均速度的实验原理；再根据刻度尺的分度值读取AB段的路程，注意刻度尺需估读到分度值下一位；接着利用平均速度公式计算AB段的平均速度；通过比较三段平均速度的变化判断小球的运动类型；最后根据平均速度公式分析CD段路程测量偏大对速度的影响。
【解析】
1. 实验原理：测量平均速度的原理是速度公式 $ v = \frac{s}{t} $。
2. 测量 $ s_{AB} $：刻度尺的分度值为1mm，A点对应刻度为0.00cm，B点对应刻度为1.30cm，因此 $ s_{AB}=1.30\ \mathrm{cm} $。
3. 计算 $ v_{AB} $：频闪间隔时间 $ t=0.05\ \mathrm{s} $，根据平均速度公式 $ v=\frac{s}{t} $，可得 $ v_{AB}=\frac{s_{AB}}{t}=\frac{1.30\ \mathrm{cm}}{0.05\ \mathrm{s}}=26\ \mathrm{cm/s} $。
4. 判断运动类型：三段路程的平均速度分别为 $ v_{AB}=26\ \mathrm{cm/s} $、$ v_{BC}=72\ \mathrm{cm/s} $、$ v_{CD}=122\ \mathrm{cm/s} $，平均速度逐渐变大，说明小球下落时速度不断变化，做变速直线运动。
5. 评估交流：根据 $ v=\frac{s}{t} $，当时间t不变时，若路程s测量结果偏大，计算出的平均速度v会偏大。
【答案】
【实验原理】$ v=\dfrac{s}{t} $；【实验步骤】(2) 1.30；【实验结论】(1) 26；(2) 变大，变速；【评估交流】大
【知识点】
平均速度计算；刻度尺读数；变速直线运动
【点评】
本题考查测量平均速度的实验，核心是掌握平均速度公式的应用和刻度尺的正确读数，需注意刻度尺的分度值与估读要求，以及平均速度和运动类型的关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
解决本题需结合平均速度的相关知识：首先明确测量平均速度的实验原理；再根据刻度尺的分度值读取AB段的路程，注意刻度尺需估读到分度值下一位；接着利用平均速度公式计算AB段的平均速度；通过比较三段平均速度的变化判断小球的运动类型；最后根据平均速度公式分析CD段路程测量偏大对速度的影响。
【解析】
1. 实验原理：测量平均速度的原理是速度公式 $ v = \frac{s}{t} $。
2. 测量 $ s_{AB} $：刻度尺的分度值为1mm，A点对应刻度为0.00cm，B点对应刻度为1.30cm，因此 $ s_{AB}=1.30\ \mathrm{cm} $。
3. 计算 $ v_{AB} $：频闪间隔时间 $ t=0.05\ \mathrm{s} $，根据平均速度公式 $ v=\frac{s}{t} $，可得 $ v_{AB}=\frac{s_{AB}}{t}=\frac{1.30\ \mathrm{cm}}{0.05\ \mathrm{s}}=26\ \mathrm{cm/s} $。
4. 判断运动类型：三段路程的平均速度分别为 $ v_{AB}=26\ \mathrm{cm/s} $、$ v_{BC}=72\ \mathrm{cm/s} $、$ v_{CD}=122\ \mathrm{cm/s} $，平均速度逐渐变大，说明小球下落时速度不断变化，做变速直线运动。
5. 评估交流：根据 $ v=\frac{s}{t} $，当时间t不变时，若路程s测量结果偏大，计算出的平均速度v会偏大。
【答案】
【实验原理】$ v=\dfrac{s}{t} $；【实验步骤】(2) 1.30；【实验结论】(1) 26；(2) 变大，变速；【评估交流】大
【知识点】
平均速度计算；刻度尺读数；变速直线运动
【点评】
本题考查测量平均速度的实验，核心是掌握平均速度公式的应用和刻度尺的正确读数，需注意刻度尺的分度值与估读要求，以及平均速度和运动类型的关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
5 新情境 科技成就 小明用超声波测量汽车的速度。测速的基础是测距，超声波测距的原理如图甲所示，发射器向被测物发射超声波，在发射的同时开始计时，超声波传播过程中遇到被测物会被反射，接收器接收到反射波就停止计时，根据计时器记录的时间及超声波传播的速度，就能计算出发射点与被测物之间的距离。小明在测量汽车的速度时，测速仪（同时具有发射器和接收器）向汽车发出两次短促的（超声波）信号，如图乙所示，第一次发出信号到测速仪接收到信号用时0.4 s，第二次发出信号到测速仪接收到信号用时0.3 s，若测速仪发出两次信号的时间间隔是1 s，超声波在空气中的速度是340 m/s，则汽车速度是
17.9
m/s。（保留一位小数）答案
5. 17.9
解析
【分析】
要计算汽车速度，需利用超声波测距原理求出两次信号时汽车与测速仪的距离，再确定汽车在两次信号间隔内行驶的距离和对应时间，最后用速度公式求解。核心是明确超声波往返时间与单程时间的关系，以及两次信号到达汽车的时间间隔的计算逻辑。
【解析】
1. 计算第一次信号对应的汽车距离：超声波往返时间为0.4s，单程时间$ t_{1单}=\frac{0.4s}{2}=0.2s $，则汽车到测速仪的距离$ s_1=v_{声}t_{1单}=340m/s×0.2s=68m $；
2. 计算第二次信号对应的汽车距离：超声波往返时间为0.3s，单程时间$ t_{2单}=\frac{0.3s}{2}=0.15s $，则汽车到测速仪的距离$ s_2=v_{声}t_{2单}=340m/s×0.15s=51m $；
3. 计算汽车行驶的距离：两次信号间隔内汽车行驶的距离$ \Delta s=s_1-s_2=68m-51m=17m $；
4. 计算汽车行驶的时间：第一次信号到达汽车的时间为0.2s，第二次信号在第一次发出后1s发出，到达汽车的时间为$ 1s+0.15s=1.15s $，故汽车行驶时间$ \Delta t=1.15s-0.2s=0.95s $；
5. 计算汽车速度：$ v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{17m}{0.95s}\approx17.9m/s $。
【答案】
17.9
【知识点】
超声波测距、速度计算
【点评】
本题结合超声波测速的实际场景，考查速度公式的应用，关键是区分信号往返时间与单程时间，正确确定汽车行驶的时间，是物理知识在生活中的典型应用。
【难度系数】
0.6
要计算汽车速度，需利用超声波测距原理求出两次信号时汽车与测速仪的距离，再确定汽车在两次信号间隔内行驶的距离和对应时间，最后用速度公式求解。核心是明确超声波往返时间与单程时间的关系，以及两次信号到达汽车的时间间隔的计算逻辑。
【解析】
1. 计算第一次信号对应的汽车距离：超声波往返时间为0.4s，单程时间$ t_{1单}=\frac{0.4s}{2}=0.2s $，则汽车到测速仪的距离$ s_1=v_{声}t_{1单}=340m/s×0.2s=68m $；
2. 计算第二次信号对应的汽车距离：超声波往返时间为0.3s，单程时间$ t_{2单}=\frac{0.3s}{2}=0.15s $，则汽车到测速仪的距离$ s_2=v_{声}t_{2单}=340m/s×0.15s=51m $；
3. 计算汽车行驶的距离：两次信号间隔内汽车行驶的距离$ \Delta s=s_1-s_2=68m-51m=17m $；
4. 计算汽车行驶的时间：第一次信号到达汽车的时间为0.2s，第二次信号在第一次发出后1s发出，到达汽车的时间为$ 1s+0.15s=1.15s $，故汽车行驶时间$ \Delta t=1.15s-0.2s=0.95s $；
5. 计算汽车速度：$ v=\frac{\Delta s}{\Delta t}=\frac{17m}{0.95s}\approx17.9m/s $。
【答案】
17.9
【知识点】
超声波测距、速度计算
【点评】
本题结合超声波测速的实际场景，考查速度公式的应用，关键是区分信号往返时间与单程时间，正确确定汽车行驶的时间，是物理知识在生活中的典型应用。
【难度系数】
0.6
