1.5实验：探究小车速度随时间变化的规律-2025年高考物理一轮复习素养升级

第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第5课时 实验：探究小车速度随时间变化的规律 素养目标： 1. 会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 1．一段高速公路上限速120km/h，为监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下，相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（可看作质点）经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为，经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据.根据以上信息，下列说法正确的是（    ） A．计算汽车速度的表达式 B．若L=8m，=0.3s，照相机不会拍照 C．若L=6m，=0.2s，照相机将会拍照 D．若L=6m，=0.15s，照相机不会拍照 考点一　实验技能储备 一、打点计时器 1．作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。 2．结构 (1)电磁打点计时器(如图) (2)电火花计时器(如图) 3．工作条件： 二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、 、导线、 电源。 2．实验过程 (1)按照实验装置，把打点计时器固定在长木板 的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； (3)把小车停在靠近打点计时器处，先 ，后 ； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。 3．数据处理 (1)求小车的速度与加速度 ①利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝。 ②利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝， 则a＝＝ ③利用速度－时间图像求加速度 a．作出速度－时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度； b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。 (2)依据纸带判断小车是否做匀变速直线运动 ①x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离。 ②Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。 ③若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动。 ④Δx＝aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。 4．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要与长木板平行。 (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。 (4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6、7个计数点为宜。 (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 5．误差分析 (1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差。 (2)计数点间距离的测量有偶然误差。 (3)作图有误差。 例题1. 在用打点计时器研究小车做匀变速直线运动的实验中，某同学打出的一条纸带如图1所示。已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，他以0点为起点，以后每5个点取一个计数点，依次标为1、2、3、4、5、6，并且测得x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.39 cm，x4＝2.89 cm，x5＝3.40 cm，x6＝3.90 cm(计算结果均保留3位有效数字)。 图1 (1)该实验使用了电火花计时器，关于电火花计时器的使用，下列说法正确的是____________(单选)。 A.电火花计时器使用的是8 V左右的直流电源 B.在实验操作中，先让物体运动，后接通电源 C.在同一纸带上打的点越密，说明物体运动的速度越小 (2)根据题中所给的数据算出打计数点5时的瞬时速度v5＝________m/s。 (3)根据题中所给的数据算出小车的加速度为a＝________m/s2。 【易错分析】 1. 求速度时一定要注意是计时点还是计数点，注意长度单位转化为国际单位米。 2. 加速度采用逐差法注意段数的选取，和时间T的数值。 考点二　探索创新实验 1．实验装置的创新 用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器、手机录像代替打点计时器。 通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度。 2．实验处理的创新 通过图像处理数据，如画－t图像、－x图像来处理数据，由图像中的斜率、截距来确定与初速度、加速度的联系，从而求出初速度、加速度等物理量。 例题2. (2023·全国甲卷·23)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。 (1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为Δt和，表中ΔxAD＝____ cm，AD＝________ cm/s。 位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 (cm/s) 66.0 73.0 AD 87.3 94.6 (2)根据表中数据得到小车平均速度随时间Δt的变化关系，如图(c)所示。在图中补全实验点。 (3)从实验结果可知，小车运动的－Δt图线可视为一条直线，此直线用方程＝kΔt＋b表示，其中k＝________ cm/s2，b＝______ cm/s。(结果均保留3位有效数字) (4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示) 【易错分析】 1. 注意数据处理时，利用图像法减小实验误差，注意如果图像为直线，要分析该直线的斜率、纵轴和横轴的截距表示的含义。 2. 注意求平均速度应注明是哪段时间或位移内的平均速度。 （建议用时：30分钟） 1．采用光电门传感器测量时，实验装置如图（a）所示，光电门传感器固定在导轨上，使固定有挡光片的小车沿倾斜导轨下滑。更换宽度不同的挡光片，每次由同一位置静止释放小车，将挡光时间记录在表格内。其中挡光时间最短的应是序号 ，平均速度最小的应是序号 ，挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号 的平均速度。 实验序号 1 2 3 4 挡光片宽度 6 4 2 1 挡光时间 平均速度 2．(1)如图，是学校实验室中常用的打点计时器，影响该打点计时器计时周期的因素有 （单选）。 A．振针的质量 B．振片的长短 C．交流电源电压的大小 D．交流电源的频率 (2)下图中打点计时器的使用方式正确的是 （填“甲”或“乙”） (3)手拉着纸带作加速运动时，得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。每相邻两计数点的时间间隔为 s，如果测得C、D两点间距，D、E两点间距，则打D点时小车的速度＝ （此题的结果均保留2位有效数字）。 3．某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。用刻度尺测出AB＝1.20cm、BC＝1.95cm、CD＝2.70cm、DE＝3.45cm。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是 点；在打出B点时物块的速度大小为 m/s；物块下滑的加速度大小为 （结果均保留两位有效数字）。 4．某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时速度平方与位移的关系。小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。 某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。 （1）已知图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移x填到表中，设小车各点对应速度的平方为，则表中 cm， 。 位移区间 AB AC AD AE AF 10.5 22.0 48.0 62.5 速度平方 B C D E 1.44 1.69 1.96 （2）根据表中数据得到小车平均速度随位移x的变化关系，如图（c）所示。 （3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中 ， 。（结果均保留2位有效数字） （4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，则打出A点时小车速度大小 ，小车的加速度大小 。（结果用字母k、b表示） 5．如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号） A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为 m/s（计算结果保留3位有效数字） 6．(1)打点计时器是一种使用 （选填“交流”或“直流”）电源的计时仪器，在中学实验室里常用的有电磁打点计时器和电火花计时器；如图中为 计时器，它的工作电压是 （选填“220V”或“6V以下”）。 (2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤： A．松开纸带让物体带着纸带运动 B．安好纸带 C． 把打点计时器固定在桌子上 D．接通电源 E. 取下纸带 F. 断开开关 这些步骤正确的排列顺序为 。 (3)电火花打点计时器使用交流电源工作，它工作电源的频率是50Hz，如果用它测量速度时，实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比 （选填“偏大”或“偏小”）。 7．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现有一放在气垫导轨上的滑块通过光电门，用分度值为1mm的刻度尺测量滑块上挡光片的宽度d，示数如图丙所示，则 (1)读出挡光片的宽度为d= cm； (2)滑块在牵引力作用下通过光电门，配套的数字毫秒计记录了它通过光电门的时间为t，挡光片的宽度为d，则滑块通过光电门的速度v= 。但实质上v是滑块通过光电门的 （“平均速度”或“瞬时速度”），要使瞬时速度的测量值更接近真实值，可将挡光片的宽度 （填“增大”或“减小”）一些。 8．在“测量做直线运动物体的瞬时速度”的实验中，挡光片通过光电门传感器瞬间的平均速度可近似为小车的瞬时速度。实验中更换不同宽度的挡光片，多次实验。 （1）每一次实验，小车应在斜面上的 由静止释放。 A．同一位置                B．不同位置 （2）用位移传感器可同时测得小车沿斜面运动的x-t图像，如图a所示。t1是挡光开始时刻，t2是挡光结束时刻，小车在这段时间内的位移大小为挡光片的宽度。图中哪条线的斜率表示光电门传感器测得的平均速度大小 ？请在图a中画出来 。 （3）实验中更换不同宽度的挡光片，使挡光片固定在小车的同一位置，如图b所示。挡光片越窄，测得的平均速度 。 A．越小                B．越大                C．不受影响 （4）为测量小车的加速度，需将宽度为b的挡光片固定在小车上，并在导轨上安装相距为d的两个光电门传感器。小车沿导轨做匀加速直线运动，先后经过两个光电门传感器，测得的挡光时间分别为和，则小车的加速度a= 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一章 运动的描述 匀变速直线运动的研究 第5课时 实验：探究小车速度随时间变化的规律 素养目标： 1. 会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 1．一段高速公路上限速120km/h，为监控车辆是否超速，设置了一些“电子警察”系统，其工作原理如图所示：路面下，相隔L埋设两个传感器线圈A和B，当有车辆经过线圈正上方时，传感器能向数据采集器发出一个电信号；若有一辆汽车（可看作质点）经过该路段，两传感器先后向数据采集器发送信号，时间间隔为，经微型计算机处理后得出该车的速度，若超速，则计算机将指令架设在路面上方的照相机C对汽车拍照，留下违章证据.根据以上信息，下列说法正确的是（    ） A．计算汽车速度的表达式 B．若L=8m，=0.3s，照相机不会拍照 C．若L=6m，=0.2s，照相机将会拍照 D．若L=6m，=0.15s，照相机不会拍照 【答案】B 【解析】A．计算汽车速度的表达式 选项A错误； B．若L=8m，=0.3s，则汽车的速度 汽车不超速，则照相机不会拍照，选项B正确； C．若L=6m，=0.2s，则汽车的速度 汽车不超速，则照相机不会拍照，选项C错误； D．若L=6m，=0.15s，则汽车的速度 汽车超速，则照相机会拍照，选项D错误。 故选B。 考点一　实验技能储备 一、打点计时器 1．作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点。 2．结构 (1)电磁打点计时器(如图) (2)电火花计时器(如图) 3．工作条件： 二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交变电源。 2．实验过程 (1)按照实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； (3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。 3．数据处理 (1)求小车的速度与加速度 ①利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝。 ②利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝， 则a＝＝ ③利用速度－时间图像求加速度 a．作出速度－时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度； b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。 (2)依据纸带判断小车是否做匀变速直线运动 ①x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离。 ②Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。 ③若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动。 ④Δx＝aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。 4．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要与长木板平行。 (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。 (4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6、7个计数点为宜。 (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 5．误差分析 (1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差。 (2)计数点间距离的测量有偶然误差。 (3)作图有误差。 例题1. 在用打点计时器研究小车做匀变速直线运动的实验中，某同学打出的一条纸带如图1所示。已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，他以0点为起点，以后每5个点取一个计数点，依次标为1、2、3、4、5、6，并且测得x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.39 cm，x4＝2.89 cm，x5＝3.40 cm，x6＝3.90 cm(计算结果均保留3位有效数字)。 图1 (1)该实验使用了电火花计时器，关于电火花计时器的使用，下列说法正确的是____________(单选)。 A.电火花计时器使用的是8 V左右的直流电源 B.在实验操作中，先让物体运动，后接通电源 C.在同一纸带上打的点越密，说明物体运动的速度越小 (2)根据题中所给的数据算出打计数点5时的瞬时速度v5＝________m/s。 (3)根据题中所给的数据算出小车的加速度为a＝________m/s2。 答案　(1)C　(2)0.365　(3)0.500 解析　(1)电火花计时器使用的是220 V的交流电源，故A错误；为了避免纸带上出现大量的空白段落，在实验操作中，先接通电源，后让物体运动，故B错误；由于打点时间间隔相同，在同一纸带上打的点越密，相邻点迹位移越小，则说明物体运动的速度越小，故C正确。 (2)由于每5个点取一个计数点，则相邻计数点之间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s 打计数点5时的瞬时速度 v5＝＝ m/s＝0.365 m/s。 (3)根据逐差法可知，加速度为 a＝ 代入数据解得a＝0.500 m/s2。 【易错分析】 1. 求速度时一定要注意是计时点还是计数点，注意长度单位转化为国际单位米。 2. 加速度采用逐差法注意段数的选取，和时间T的数值。 考点二　探索创新实验 1．实验装置的创新 用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器、手机录像代替打点计时器。 通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度。 2．实验处理的创新 通过图像处理数据，如画－t图像、－x图像来处理数据，由图像中的斜率、截距来确定与初速度、加速度的联系，从而求出初速度、加速度等物理量。 例题2. (2023·全国甲卷·23)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。 (1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为Δt和，表中ΔxAD＝____ cm，AD＝________ cm/s。 位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 (cm/s) 66.0 73.0 AD 87.3 94.6 (2)根据表中数据得到小车平均速度随时间Δt的变化关系，如图(c)所示。在图中补全实验点。 (3)从实验结果可知，小车运动的－Δt图线可视为一条直线，此直线用方程＝kΔt＋b表示，其中k＝________ cm/s2，b＝______ cm/s。(结果均保留3位有效数字) (4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示) 答案　(1)24.00　80.0　(2)见解析图　(3)70.0　59.0　(4) b　2k 解析　(1)根据纸带的数据可得ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm，平均速度AD＝＝80.0 cm/s (2)根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得 (3)从实验结果可知，小车运动的－Δt图线可视为一条直线，图像为 此直线用方程＝kΔt＋b表示，由图像可知其中 k＝ cm/s2＝70.0 cm/s2，b＝59.0 cm/s (4)小车做匀加速直线运动，由位移公式x＝v0t＋at2，整理得＝v0＋at，即＝vA＋at 故根据图像斜率和纵截距可得vA＝b，a＝2k。 【易错分析】 1. 注意数据处理时，利用图像法减小实验误差，注意如果图像为直线，要分析该直线的斜率、纵轴和横轴的截距表示的含义。 2. 注意求平均速度应注明是哪段时间或位移内的平均速度。 （建议用时：30分钟） 1．采用光电门传感器测量时，实验装置如图（a）所示，光电门传感器固定在导轨上，使固定有挡光片的小车沿倾斜导轨下滑。更换宽度不同的挡光片，每次由同一位置静止释放小车，将挡光时间记录在表格内。其中挡光时间最短的应是序号 ，平均速度最小的应是序号 ，挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号 的平均速度。 实验序号 1 2 3 4 挡光片宽度 6 4 2 1 挡光时间 平均速度 【答案】 4 4 4 【解析】[1][2][3]序号4挡光片宽度最窄，可知其中挡光时间最短的应是序号4；小车做匀加速运动，根据 平均速度最小的应是序号4；挡光片通过光电门的时间越短，测得的平均速度越接近挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度，则挡光片前缘经过光电门时的瞬时速度最接近序号4的平均速度。 2．(1)如图，是学校实验室中常用的打点计时器，影响该打点计时器计时周期的因素有 （单选）。 A．振针的质量 B．振片的长短 C．交流电源电压的大小 D．交流电源的频率 (2)下图中打点计时器的使用方式正确的是 （填“甲”或“乙”） (3)手拉着纸带作加速运动时，得到一条点迹清晰的纸带如图所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上O、A、B、C、D、E和F，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50Hz。每相邻两计数点的时间间隔为 s，如果测得C、D两点间距，D、E两点间距，则打D点时小车的速度＝ （此题的结果均保留2位有效数字）。 【答案】(1)D (2)乙 (3) 0.10 0.28 【解析】（1）影响打点计时器周期的因素为所接电源的频率，交流电频率不同，打点周期不同，故选D。 （2）打点计时器要穿过限位孔，以免纸带跑偏，故正确方式为乙。 （3）[1]打点计时器的打点周期为，相邻的两个计数点间还有四个点未画出，即有5个间隔为 [2]D点时小车的速度为 3．某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行探究。物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示。已知打点计时器所用交流电的频率为50Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。用刻度尺测出AB＝1.20cm、BC＝1.95cm、CD＝2.70cm、DE＝3.45cm。在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是 点；在打出B点时物块的速度大小为 m/s；物块下滑的加速度大小为 （结果均保留两位有效数字）。 【答案】 A 0.16 0.75 【解析】[1] 根据题述，物块加速下滑，在A、B、C、D、E五个点中，打点计时器最先打出的是A点 [2] 两个相邻计数点之间的时间间隔为 根据做匀变速直线运动的质点在一段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度可得，打出B点时物块的速度大小为 [3] 由逐差法可得 代入数据解得 4．某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时速度平方与位移的关系。小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。 某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。 （1）已知图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移x填到表中，设小车各点对应速度的平方为，则表中 cm， 。 位移区间 AB AC AD AE AF 10.5 22.0 48.0 62.5 速度平方 B C D E 1.44 1.69 1.96 （2）根据表中数据得到小车平均速度随位移x的变化关系，如图（c）所示。 （3）从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条直线，此直线用方程表示，其中 ， 。（结果均保留2位有效数字） （4）根据（3）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，则打出A点时小车速度大小 ，小车的加速度大小 。（结果用字母k、b表示） 【答案】 34.5 1.21 1.9/2.0/2.1 0.9/1.0/1.1 【解析】（1）[1]由图（b）可知 代入得 [2]由图知，B点速度为 代入得 则 （3）[3]由图（c）可知，当时，，则 [4]由图像截距知 （4）[5]由匀变速直线速度与位移关系式知 由直线方程知 则可知 代入得 [6]同理知 则 5．如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有__________（填正确答案标号） A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记a、b、c、d四个点，则c点的读数为 cm。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，则在打下c点时，小车的瞬时速度为 m/s（计算结果保留3位有效数字） 【答案】(1)ADE (2) 7.40 0.625 【解析】（1）A．根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源。故A正确； BC．在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量。故BC错误； D．为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器。故D正确； E．实验中应先接通电源，再释放小车。故E正确。 故选ADE。 （2）[1]根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，故c点的读数为。 [2]近似取相邻两计数点的间平均速度代替该时间中点的瞬时速度，距离越小时瞬时速度测量越准确，即在打下c点时，小车的瞬时速度为 6．(1)打点计时器是一种使用 （选填“交流”或“直流”）电源的计时仪器，在中学实验室里常用的有电磁打点计时器和电火花计时器；如图中为 计时器，它的工作电压是 （选填“220V”或“6V以下”）。 (2)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤： A．松开纸带让物体带着纸带运动 B．安好纸带 C． 把打点计时器固定在桌子上 D．接通电源 E. 取下纸带 F. 断开开关 这些步骤正确的排列顺序为 。 (3)电火花打点计时器使用交流电源工作，它工作电源的频率是50Hz，如果用它测量速度时，实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比 （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1) 交流 电火花 220V (2)CBDAFE (3)偏小 【解析】（1）[1]打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器。 [2]图示为电火花计时器。 [3]电火花计时器使用的是交流220V电源。 （2）使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，一般遵循以下步骤：把打点计时器固定在桌子上，安好纸带，接通电源，松开纸带让物体带着纸带运动，断开开关，取下纸带。 即顺序为CBDAFE。 （3）若工作电源的频率已变为60Hz，则实际的打点间隔为 如果仍按50Hz进行计算，即计算时代入的打点间隔为 则代入的打点间隔偏大；根据速度公式可知算出的速度值与物体速度的真实值相比偏小。 7．像打点计时器一样，光电计时器也是一种研究物体运动情况的常用计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间。现有一放在气垫导轨上的滑块通过光电门，用分度值为1mm的刻度尺测量滑块上挡光片的宽度d，示数如图丙所示，则 (1)读出挡光片的宽度为d= cm； (2)滑块在牵引力作用下通过光电门，配套的数字毫秒计记录了它通过光电门的时间为t，挡光片的宽度为d，则滑块通过光电门的速度v= 。但实质上v是滑块通过光电门的 （“平均速度”或“瞬时速度”），要使瞬时速度的测量值更接近真实值，可将挡光片的宽度 （填“增大”或“减小”）一些。 【答案】(1)1.20 (2) 平均速度 减小 【解析】（1）由图可知滑块的长度 （2）[1]滑块通过光电门的速度为 [2][3]这个公式计算的是平均速度，要使瞬时速度的测量值更接近真实值，即平均速度更接近瞬时速度，挡光板的宽度要减小一些。 8．在“测量做直线运动物体的瞬时速度”的实验中，挡光片通过光电门传感器瞬间的平均速度可近似为小车的瞬时速度。实验中更换不同宽度的挡光片，多次实验。 （1）每一次实验，小车应在斜面上的 由静止释放。 A．同一位置                B．不同位置 （2）用位移传感器可同时测得小车沿斜面运动的x-t图像，如图a所示。t1是挡光开始时刻，t2是挡光结束时刻，小车在这段时间内的位移大小为挡光片的宽度。图中哪条线的斜率表示光电门传感器测得的平均速度大小 ？请在图a中画出来 。 （3）实验中更换不同宽度的挡光片，使挡光片固定在小车的同一位置，如图b所示。挡光片越窄，测得的平均速度 。 A．越小                B．越大                C．不受影响 （4）为测量小车的加速度，需将宽度为b的挡光片固定在小车上，并在导轨上安装相距为d的两个光电门传感器。小车沿导轨做匀加速直线运动，先后经过两个光电门传感器，测得的挡光时间分别为和，则小车的加速度a= 。 【答案】 A 图像上、两点的连线所在割线的斜率 A 【解析】（1）[1]由题意知，每次小车均在斜面上同一位置由静止释放，才能保证每次小车经过光电门时的速度相同； （2）[2]如果平均速度指的是某段时间内位移与时间的比值，所以x-t图像中光电门传感器测得的平均速度应该是图像上、两点的连线所在割线的斜率； [3]如图所示 （3）[4] 由图可得，挡光片越窄，则、两点之间的时间间隔越小，对应的平均速度就会越接近切线对应的斜率即瞬时速度，所以会越小。 故选A。 （4）[5]根据公式 可得 解得 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 $$