衔接点05 实验：探究小车速度随时间变化的规律-2025年初升高物理无忧衔接（通用版）

衔接点05 实验：探究小车速度随时间变化的规律 初中阶段 高中阶段 侧重于为该实验奠定基础认知。学生需掌握基本的测量知识，能正确使用刻度尺测量长度，用停表测量时间，会记录实验数据并进行简单的计算，如计算平均速度 。同时，要具备初步的实验操作能力，了解实验的基本步骤和安全规范，能够根据实验现象进行简单的分析和总结，形成基本的科学探究意识，为高中深入学习实验探究做好准备。 深入理解实验原理，能够熟练组装实验器材，包括正确使用打点计时器、合理布置小车运动轨道等 。学会对实验数据进行处理，如利用逐差法计算加速度，通过描点法绘制小车速度 - 时间图像，并根据图像分析小车速度随时间的变化规律 。此外，还需具备对实验误差进行分析和评估的能力，能够提出改进实验的方法和措施，培养严谨的科学态度和较强的实验探究能力，提升科学思维素养。 衔接指引 初中阶段考查形式：多以简单实验题和基础理论题为主。实验题常呈现一个类似测量物体运动相关的小实验情境，要求学生判断实验器材的选择是否正确、实验步骤是否合理，或补充完整实验记录表格中的数据 。理论题则围绕测量工具的使用方法、实验数据的简单计算设置选择题或填空题，重点考查学生对基础知识和基本技能的掌握程度，难度相对较低。 高中阶段考查形式：灵活多样且难度加大。实验题会完整呈现实验过程，要求学生分析实验原理、指出实验操作中的错误并改正，对实验数据进行处理和分析，如计算加速度、绘制速度 - 时间图像并根据图像得出结论 。还可能以创新实验的形式出现，改变实验条件或实验器材，要求学生设计实验方案、预测实验结果 。此外，在综合计算题和选择题中，也会融入实验相关的知识点，考查学生对实验的综合理解和运用能力，注重对科学思维和探究能力的考查。 回顾初中知识 测量小车在斜面上的平均速度时，用 测量出小车在斜面上通过的路程，用 测量出小车通过对应路程所用的时间，最后通过公式 求出平均速度． 知新高中知识 1、实验目的：探究小车速度随时间变化的规律。 2、实验器材：打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源。 3、实验原理和方法 （1）利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点n为 取一小段位移，用这段位移的平均速度 表示这点的瞬时速度。 （2）用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，根据图像的形状判断小车的运动性质,，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 变化的,图线的 表示加速度的大小。 4、实验步骤 （1）如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 （2）把一条细绳拴在小车上，使 ，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端 。 （3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。 （4）换上新的纸带， 实验两次。 （5） ，按以上步骤再做两次实验。 5、实验数据 （1）采集数据 舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点，可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量。 如图所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 △x6 （2）求各计数点的瞬时速度 ①各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即，，… T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s。 ②设计表格并记录相关数据 位置编号 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … 6、实验数据分析 （1）在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。 （2）画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点 ，偏差比较大的点忽略不计，如图所示： （3）观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。 （4）根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝。 ①作图时，要用平滑曲线将这些点连起来，要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点均匀分布在直线两侧， ，注意不可用折线连接。 ②利用v­t图像求加速度时，应选用直线上 来求直线的斜率，即加速度。不能采用量出直线的倾斜角，然后求出其正切值的方法来计算加速度，因为该倾斜角还与坐标轴的标度有关。 7.误差分析 （1）木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀． （2）根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差． （3）作v­t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差． ※注意事项 （1）开始放开小车时，应使小车 打点计时器。 （2）先 ，等打点稳定后，再 。 （3）要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手 。 （4）打点完毕，立即 。 （5）选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹 部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。 （6）要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝ s. （7）不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离。 （8）在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。 例1、某同学用如图甲所示的装置探究匀变速直线运动的规律，得到一条纸带如图乙所示，并在其上取了共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出。 （1）实验过程中，下列做法正确的是 A．先释放小车，再接通电源 B．先接通电源，再释放小车 C．释放小车前将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．释放小车前将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 （2）经过测量并计算得到打下各点时小车的瞬时速度，如表所示： 对应点 B C D E F 速度 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 （3）根据（2）中得到的数据，以打下A点时对应的时刻为时刻，在下图所示坐标系中作出图像，利用如图求得小车的加速度 。（结果保留两位有效数字） （4）若该同学处理数据时每隔3个点取一个计数点，但计算速度时却把相邻计数点时间间隔用0.1秒代入计算，则因此算出的速度数值与真实的速度数值相比 （选填“偏大”或“偏小”）。求得的加速度a数值与真实的加速度数值相比 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”） 例2、(1)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是 （直流电，交流电），它们是每隔 s打一个点。 (2)在“用打点计时器测速度”的实验中：除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面仪器和器材中，必须使用的有 （填选项代号） A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 (3)实验过程中，下列做法正确的是 A．先释放小车，再接通电源 B．先接通电源，再释放小车 C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 (4)某同学用如图1所示的装置，打出的一条纸带如图2所示，其中ABCDE为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。 ①打点计时器打下C点时小车的瞬时速度大小为 ； ②由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为 。 例3、某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为。（不计空气阻力，） （1）所用实验器材除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有 （填选项代号） A．电压合适的交流电源    B．电压合适的直流电源    C．刻度尺 D．秒表    E.天平 （2）计数点4对应的速度大小 （保留两位有效数字）。 （3）物块减速运动过程中加速度的大小为 （保留三位有效数字）。 （4）重物落地瞬间，物块的速度为 （保留三位有效数字）。 例4、在“研究匀变速直线运动”实验中： (1)用打点计时器测速度的实验中，使用的打点计时器有两种，一种是电火花计时器，另一种是电磁打点计时器，其中电火花计时器工作电压是 V交流电压，当电源的频率是50Hz时，每隔 s打一个点。 (2)接通电源与让纸带（随物体）开始运动，这两个操作的时间关系应当是( ) A．先接通电源，再释放纸带 B．先释放纸带，再接通电源 C．释放纸带的同时接通电源 D．不同的实验要求不同 (3)某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图是某次实验得出的纸带，所用电源的频率为50HZ，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3……。各计数点与0计数点之间的距离依次为d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，则物体通过1计数点的速度1= m/s；物体运动的加速度为a= m/s2。 例5、某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。 (1)常见的打点计时器使用的都是 电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为时，每隔 s打一个点。 (2)关于本实验，下列说法正确的是___________。 A．释放纸带的同时，接通电源 B．先接通电源打点，后释放纸带运动 C．先释放纸带运动，后接通电源打点 D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小 (3)要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是 。 (4)该小组在规范操作下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，分别标上和，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。（以下结果均保留两位小数） ①每相邻两计数点的时间间隔为 s，打点时小车的速度 。 ②分别算出其他各点的速度： ，，， ，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的图像（以打A点时开始计时）( )。并说明小车速度变化的规律 。 ③根据图线求出小车运动的加速度 ； ④将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 ，此速度的物理意义是 。 (5)实验完毕后，某同学发现实验时电源的实际频率小于50赫兹，那么速度的测量值比实际值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 例6、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点（每相邻两个计数点间还有4个点没有画出），电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表： 对应点 B C D E F 速度（m/s） 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 （1）设电火花计时器的打点周期为T，计算vF的公式为vF＝ ； （2）根据表中的数据，以A点对应的时刻为t＝0，在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图像 ； （3）利用该图像求得小车的加速度a＝ m/s2；（结果保留2位有效数字） （4）如果当时电网中交变电流的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。如果当时电网中交变电流的频率是f＝51 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 1.实验原理和数据处理 （1）原理：利用打点计时器记录时间，通过纸带上点间距计算速度；瞬时速度用相邻位移平均速度表示。 （2）数据处理：列表记录数据；图像法描点连线求斜率得加速度。 2.实验步骤和误差分析 （1）步骤：先组装器材（打点计时器接电源、纸带连小车），操作时先通电再放车，实验后选清晰纸带重复测量。 （2）误差：系统误差来自未平衡摩擦、限位孔摩擦；偶然误差源于读数、描点偏差；可通过平衡摩擦、规范操作、多次测量减小误差。 1．（多选）关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法正确的是  (　　) A．长木板放在桌面上，带滑轮的一端要伸出桌边 B．实验时，要控制小车的加速度尽量小些 C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车 D．纸带穿过限位孔后应置于复写纸下面 2．（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是(　　) A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s 3．（多选）用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验。 (1)穿入打点计时器限位孔的纸带，正确的是 （填“甲”或“乙”） (2)如图是学生即将释放小车之前的装置图及操作，以下存在错误的是（　　） A．细线与木板不平行 B．打点计时器接的是直流电源 C．小车释放的位置离计时器较远 D．无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带 4．某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。 （1）常见的打点计时器有两种： 和 ，它们使用的都是 电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔 s打一个点。 （2）关于本实验，下列说法正确的是 。 A．释放纸带的同时，接通电源 B．先接通电源打点，后释放纸带运动 C．先释放纸带运动，后接通电源打点 D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越大 （3）要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是 。 5．两实验小组的同学分别做“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验。 （1）甲组同学从实验室已经领取了以下器材∶一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、钩码、轻细绳、6V交流电源。为了完成本实验，还须从图中选取部分实验器材，其名称分别为 、 。 （2）乙组同学另外从实验室领取了一套器材他们所选用的计时器为电火花计时器，使用电火花计时器时的基本步骤如下∶ A．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器； B．将电火花计时器插头插入相应的电源插座； C．把计时器固定在长木板上，将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器； D．接通开关，听到放电声，立即拖动纸带。 上述步骤正确的顺序是 （按顺序填写步骤前的字母）。 6．某同学利用如图 1 所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”。 （1）图1所示的计时器所用的电压为 （选填“交流 220 V”或“直流 220 V”）； （2）该同学开始实验时，先释放小车再接通电源，该同学实验操作中不恰当的地方是 ； （3）该同学在实验中使用频率为 50 Hz的打点计时器，获得的纸带如图 2 所示，其中相邻两个计数点之间还有 4 个点没有画出，根据纸带可以求得打点计时器在打下 C 点时小车的速度为 m/s，小车的加速度大小为 m/s2（均保留两位有效数字）。 7．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： （1）图中打点计时器乙的工作电压为 （填“交流”或“直流”） V。若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器，优先选用 （填“甲”或“乙”）。 （2）下列操作中正确的有 。 A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．应先接通电源，后释放小车 D．跨过滑轮所吊重物越重越好，可以减小阻力的影响 8．（1）使用电磁打点计时器时，应将计时器接到 A．直流电源上      B．交流电源上       C．直流、交流电源均可 （2）如图，使用电火花打点计时器来分析木块拖动纸带运动情况，如下基本步骤中，正确的排列顺序为： A．安装好纸带                B．把电火花打点计时器固定在桌子上 C．松开纸带让小车带着纸带运动开始打点        D．接通220V电源 E．关闭电源，取下纸带 9．某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况（交流电频率是50Hz），在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间有四个点未画出。（以下计算结果保留3位有效数字）。 （1）电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，下列选项中： A．时间间隔           B．位移               C．平均速度              D．瞬时速度 我们可以从纸带上直接得到的物理量是 ，测量得到的物理量是 ，通过计算能得到的物理量是 （填选项前的字母）。 （2）根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，各个速度值如下表。计算出B点速度的大小 。 vB vC vD vE vF 数值/(m·s－1) 0.479 0.560 0.640 0.721 将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。 （3）根据图像求出小车的加速度a= 。 10．某同学用图1所示的装置研究小车做匀变速直线运动的特点。 （1）实验中，除打点计时器（含交流电源、纸带、复写纸）、小车、平板和重物外，在下面的器材中，必须使用的是 （选填选项前的字母）。 A．刻度尺    B．秒表   C．天平   D．弹簧测力计 （2）下列实验步骤的正确顺序是 （用字母填写）。 A．关闭电源，取下纸带 B．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 C．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 D．接通电源后，放开小车 （3）实验中获得的一条纸带如图2所示，在纸带上依次取、、、、……若干个计数点，利用实验数据计算出打点时小车的速度，以为纵坐标，为横坐标，做出如图3所示的图象。根据图象求出小车的加速度a= （保留3位有效数字）。 （考试时间：40分钟 试卷满分：100分） 一、单选题（5分/题，共10分） 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（　　） A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位 B．使小车运动的速度尽量小些 C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算 D．选用各处平整程度相同的长木板做实验 2．在实验中，利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了10个点。 下列思考有道理的是（　　） ①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v-t图线不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线 ②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上，但它们在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远 ③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上（A、D、G、I），有6个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律 ④与直线偏差较小的点（C、E、H、J）可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点（B、F）则可能是实验中出现错误造成的 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 二、多选题（漏选得3分，全对得6分，错选得0分，共24分） 3．下列关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作中，正确的是（　　） A．在释放小车前，小车要紧靠打点计时器 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．应先接通电源，在打点计时器打点稳定后再释放小车 D．小车停止运动后，应立即关闭电源，再取下纸带 4．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列操作中正确的有（    ） A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端 C．应先接通电源，后释放小车 D．电火花计时器应使用低压交流电源 5．关于打点计时器，下列描述正确的是（　　） A．打点计时器是可以直接测量时间的仪器 B．电磁打点计时器也可以使用干电池供电 C．我们实验中的打点计时器只有接在交流电下，才能实现相邻的两点间隔0.02s D．以下的交流电可以保证电火花打点计时器正常工作 6．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（   ） A．通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上 B．坐标轴的单位长度越小越好 C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带 D．槽码的质量越大越好 三、实验题（3分/空，共66分） 7．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。 （1）实验中，必要的措施是 。 A．先释放小车再接通电源 B．先接通电源再释放小车 C．将小车放在靠近打点计时器的一端 D．将小车放在远离打点计时器的一端 （2）他实验时将打点计时器接到频率为100Hz的电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有9个点，图中未画出）。 ，，，，，，则小车的加速度a= （充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度 m/s。（结果均保留两位有效数字） 8．某同学在用电火花打点计时器和纸带做“研究匀变速直线运动规律”的实验时，得到一条打下的纸带如图所示，并在上面取了A、B、C、D、E五个计数点，相邻两个计数点间还有4个点（图中没有画出），打点计时器所用电源为频率50Hz的交流电源，即打点周期为T=0.02s。 (1)电火花打点计时器的工作电压为 V； (2)计算打下 D 点的瞬时速度v的公式为 （选用题中所给的物理量T、、、、等字母表示）； (3)实验测得、、、，则物体的加速度大小为 （结果保留两位有效数字）。 9．用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。 (1)根据运动学有关公式可求得 vB=16.50cm/s，vC= cm/s，vD=26.30cm/s； (2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v—t图线（以打A点时开始计时）( )，并根据图线求出小车运动的加速度a＝ m/s2；（结果保留2位有效数字） (3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 cm/s，此速度的物理意义是 。 10．图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题： （1）图乙是 （填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是 （填“交流”“交流”或“四节干电池”）。 （2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。 ①根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，请将B、F的速度值填入下表。（结果保留3位小数） 速度 数值（） 0.479 0.560 0.640 ②以A点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。 ③由所画速度一时间图像求出小车加速度为 （结果保留2位小数） （3）根据速度一时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度 m/s。（结果保留2位小数） 11．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，实验装置如图1所示。 （1）下列说法中正确的是 (填字母)。 A．连接重物和小车的细线应与长木板保持平行 B．长木板的一端必须垫高，使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动 C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车 D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始 （2）已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，图2是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为 m/s，(保留两位有效数字)并在图3中标出，其余计数点1、2、4、5对应的小车瞬时速度大小在图3中已标出。 （3）作图 并求得小车的加速度大小为 m/s2(保留三位有效数字)。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 衔接点05 实验：探究小车速度随时间变化的规律 初中阶段 高中阶段 侧重于为该实验奠定基础认知。学生需掌握基本的测量知识，能正确使用刻度尺测量长度，用停表测量时间，会记录实验数据并进行简单的计算，如计算平均速度 。同时，要具备初步的实验操作能力，了解实验的基本步骤和安全规范，能够根据实验现象进行简单的分析和总结，形成基本的科学探究意识，为高中深入学习实验探究做好准备。 深入理解实验原理，能够熟练组装实验器材，包括正确使用打点计时器、合理布置小车运动轨道等 。学会对实验数据进行处理，如利用逐差法计算加速度，通过描点法绘制小车速度 - 时间图像，并根据图像分析小车速度随时间的变化规律 。此外，还需具备对实验误差进行分析和评估的能力，能够提出改进实验的方法和措施，培养严谨的科学态度和较强的实验探究能力，提升科学思维素养。 衔接指引 初中阶段考查形式：多以简单实验题和基础理论题为主。实验题常呈现一个类似测量物体运动相关的小实验情境，要求学生判断实验器材的选择是否正确、实验步骤是否合理，或补充完整实验记录表格中的数据 。理论题则围绕测量工具的使用方法、实验数据的简单计算设置选择题或填空题，重点考查学生对基础知识和基本技能的掌握程度，难度相对较低。 高中阶段考查形式：灵活多样且难度加大。实验题会完整呈现实验过程，要求学生分析实验原理、指出实验操作中的错误并改正，对实验数据进行处理和分析，如计算加速度、绘制速度 - 时间图像并根据图像得出结论 。还可能以创新实验的形式出现，改变实验条件或实验器材，要求学生设计实验方案、预测实验结果 。此外，在综合计算题和选择题中，也会融入实验相关的知识点，考查学生对实验的综合理解和运用能力，注重对科学思维和探究能力的考查。 回顾初中知识 测量小车在斜面上的平均速度时，用 刻度尺__测量出小车在斜面上通过的路程，用 停表 测量出小车通过对应路程所用的时间，最后通过公式 v＝ 求出平均速度． 知新高中知识 1、实验目的：探究小车速度随时间变化的规律。 2、实验器材：打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源。 3、实验原理和方法 （1）利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点n为 中间时刻 取一小段位移，用这段位移的平均速度 vn＝ 表示这点的瞬时速度。 （2）用v－t图像表示小车的运动情况：以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，用描点法画出小车的v－t图像，根据图像的形状判断小车的运动性质,，如果v－t图像是一条倾斜的直线，说明小车的速度是 均匀 变化的,图线的 倾斜程度 表示加速度的大小。 4、实验步骤 （1）如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路。 （2）把一条细绳拴在小车上，使 细绳跨过滑轮 ，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端 固定在小车的后面 。 （3）把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点。 （4）换上新的纸带， 重复 实验两次。 （5） 增减所挂钩码 ，按以上步骤再做两次实验。 5、实验数据 （1）采集数据 舍掉纸带开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点，可选择相隔0.1 s(或更短)的若干计数点进行测量。 如图所示，先测量出各个计数点到计时起点的距离：x1、x2、x3、x4、x5…，再计算出相邻的两个计数点间的距离：Δx1＝x1，Δx2＝x2－x1，Δx3＝x3－x2，Δx4＝x4－x3，Δx5＝x5－x4，…，填入自己设计的表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 △x1 △x2 △x3 △x4 △x5 △x6 （2）求各计数点的瞬时速度 ①各计数点对应的瞬时速度用平均速度来代替，即，，… T为相邻两个计数点间的时间间隔，若交流电源频率为50 Hz，每5个点取一个计数点(中间隔4个点)，则T＝0.1 s。 ②设计表格并记录相关数据 位置编号 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v1/(m·s－1) v2/(m·s－1) v3/(m·s－1) … 6、实验数据分析 （1）在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点。 （2）画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在直线上的点 均匀分布在直线的两侧 ，偏差比较大的点忽略不计，如图所示： （3）观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律。 （4）根据所画v－t图像求出小车运动的加速度a＝。 ①作图时，要用平滑曲线将这些点连起来，要让尽可能多的点分布在线上，不在线上的点均匀分布在直线两侧， 离线较远的点删去 ，注意不可用折线连接。 ②利用v­t图像求加速度时，应选用直线上 相距较远的两个点 来求直线的斜率，即加速度。不能采用量出直线的倾斜角，然后求出其正切值的方法来计算加速度，因为该倾斜角还与坐标轴的标度有关。 7.误差分析 （1）木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀． （2）根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差． （3）作v­t图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差． ※注意事项 （1）开始放开小车时，应使小车 靠近 打点计时器。 （2）先 启动打点计时器 ，等打点稳定后，再 释放小车 。 （3）要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手 按住 。 （4）打点完毕，立即 关闭电源 。 （5）选取一条点迹清晰的纸带，舍掉开头点迹 密集 部分，选取适当的计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少。 （6）要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝ 0.1 s. （7）不要分段测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕(可统一量出各计数点到计时起点的距离。 （8）在坐标纸上画v­t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量分布在较大的坐标平面内。 例1、某同学用如图甲所示的装置探究匀变速直线运动的规律，得到一条纸带如图乙所示，并在其上取了共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出。 （1）实验过程中，下列做法正确的是 A．先释放小车，再接通电源 B．先接通电源，再释放小车 C．释放小车前将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．释放小车前将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 （2）经过测量并计算得到打下各点时小车的瞬时速度，如表所示： 对应点 B C D E F 速度 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 （3）根据（2）中得到的数据，以打下A点时对应的时刻为时刻，在下图所示坐标系中作出图像，利用如图求得小车的加速度 。（结果保留两位有效数字） （4）若该同学处理数据时每隔3个点取一个计数点，但计算速度时却把相邻计数点时间间隔用0.1秒代入计算，则因此算出的速度数值与真实的速度数值相比 （选填“偏大”或“偏小”）。求得的加速度a数值与真实的加速度数值相比 （选填“偏大”、“偏小”或“相等”） 【答案】BD 偏小 偏小 【解析】（1）[1]A．先释放小车，再接通电源，这样在纸带会记录很少的数据，计算会产生较大的误差，A错误； B．先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，这样纸带会得到充分利用，纸带上会记录更多的数据，计算时会产生较小的误差，B正确； C．释放小车前将接好纸带的小车停在靠近滑轮处，这样释放小车后，小车会运动很小的距离，纸带上会打出很少的计数点，计算会产生较大的误差，C错误； D．释放小车前将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，纸带上会记录更多的数据，计算时会产生较小的误差，D正确。 故选BD。 （3）[2]由图像的斜率表示加速度可得，小车的加速度为 （4）[3]若该同学处理数据时每隔3个点取一个计数点，可知相邻两计数点间的时间间隔是0.08s，但计算速度时却把相邻计数点时间间隔用0.1秒代入计算，由可知，则算出的速度数值与真实的速度数值相比偏小。 [4] 由或计算加速度，由于时间变大，则求得的加速度a数值与真实的加速度数值相比偏小。 例2、(1)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中：要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是 （直流电，交流电），它们是每隔 s打一个点。 (2)在“用打点计时器测速度”的实验中：除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端附有滑轮的长木板、细绳、钩码、导线及开关外，在下面仪器和器材中，必须使用的有 （填选项代号） A．电压合适的50Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 E．天平 (3)实验过程中，下列做法正确的是 A．先释放小车，再接通电源 B．先接通电源，再释放小车 C．将接好纸带的小车停在靠近滑轮处 D．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处 (4)某同学用如图1所示的装置，打出的一条纸带如图2所示，其中ABCDE为计数点，相邻两个计数点之间还有4个点未画出。 ①打点计时器打下C点时小车的瞬时速度大小为 ； ②由纸带上所示数据可算得小车运动的加速度大小为 。 【答案】(1) 交流电 0.02 (2)AC (3)BD (4) 0.30 0.40 【解析】（1）[1]常用的电磁打点计时器和电火花打点计时器使用的是交流电。 [2]电源频率为50Hz，则每隔 打一个点。 （2）AB．电压合适的50Hz交流电源，A正确，B错误； C．刻度尺用来测纸带上计数点间的距离，C正确； D．打点计时器就是计时仪器，不需要秒表，D错误； E．实验是“探究小车速度随时间变化的规律”的，因此不需要天平测小车和钩码的质量，E错误。 故选AC。 （3）A．先释放小车，再接通电源，这样纸带利用率很低，纸带上会得到很少的数据，会产生较大的实验误差，A错误； B．先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，纸带会得到充分利用，纸带上会得到更多的数据，会减小实验误差，B正确； CD．将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处，小车会在长木板上运动更长的距离，纸带上会打出更多的计数点，从而得到更多的数据，C错误，D正确。 故选BD。 （4）①[1]纸带上相邻两个计数点之间还有4个点未画出，由在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，打点计时器打下C点时小车的速度大小为 ②[2]由匀变速直线运动的推论和纸带所示数据算出小车的加速度大小为 例3、某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为。（不计空气阻力，） （1）所用实验器材除电磁打点计时器（含纸带、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有 （填选项代号） A．电压合适的交流电源    B．电压合适的直流电源    C．刻度尺 D．秒表    E.天平 （2）计数点4对应的速度大小 （保留两位有效数字）。 （3）物块减速运动过程中加速度的大小为 （保留三位有效数字）。 （4）重物落地瞬间，物块的速度为 （保留三位有效数字）。 【答案】 AC 0.80 2.00 1.28 【解析】解：（1）[1]AB．电磁打点计时器要打点，需要电压合适的交流电源，A正确，B错误； C．打出的纸带需要测量点间的长度，需要刻度尺，C正确； D．打点计时器就可以计时，不需要秒表，D错误； E．可由打出的纸带来计算速度和加速度，所以不需要天平测量物体的质量，E错误。 故选AC。 （2）[2]由题意可知打点周期是 T=0.02×5s=0.1s 计数点4对应的速度大小 （3）[3]由匀变速直线运动的推论，可得物块做减速运动时的加速度大小为 （4）[4]物块加速时有 已知v4=0.80m/s，计数点9对应的速度大小 设物块加速时间为t1，减速时间为t2，则有 t1+ t2=0.5s 由匀变速直线运动速度时间公式可有 解得 v=1.28m/s 例4、在“研究匀变速直线运动”实验中： (1)用打点计时器测速度的实验中，使用的打点计时器有两种，一种是电火花计时器，另一种是电磁打点计时器，其中电火花计时器工作电压是 V交流电压，当电源的频率是50Hz时，每隔 s打一个点。 (2)接通电源与让纸带（随物体）开始运动，这两个操作的时间关系应当是( ) A．先接通电源，再释放纸带 B．先释放纸带，再接通电源 C．释放纸带的同时接通电源 D．不同的实验要求不同 (3)某校学习兴趣小组在研究“探索小车速度随时间变化的规律”的实验，图是某次实验得出的纸带，所用电源的频率为50HZ，舍去前面比较密集的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1、2、3……。各计数点与0计数点之间的距离依次为d1=3cm，d2=7.5cm，d3=13.5cm，则物体通过1计数点的速度1= m/s；物体运动的加速度为a= m/s2。 【答案】 220 0.02 A 0.375 1.5 【解析】(1)[1][2]电火花计时器工作电压是220V交流电压，当电源的频率是50Hz时，每隔0.02s打一个点。 (2)[3]接通电源与让纸带（随物体）开始运动，两个操作的时间关系应当是：先接通电源，再释放纸带。如果先放开纸带，再接通电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大误差，故BCD错误，A正确，故选A。 (3)[4]由匀变速直线运动推论：物体在再某段时间中点的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。可得物体通过1计数点的速度 [5]根据匀变速直线运动推论，可得物体运动的加速度为 例5、某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。 (1)常见的打点计时器使用的都是 电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为时，每隔 s打一个点。 (2)关于本实验，下列说法正确的是___________。 A．释放纸带的同时，接通电源 B．先接通电源打点，后释放纸带运动 C．先释放纸带运动，后接通电源打点 D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小 (3)要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是 。 (4)该小组在规范操作下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，分别标上和，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。（以下结果均保留两位小数） ①每相邻两计数点的时间间隔为 s，打点时小车的速度 。 ②分别算出其他各点的速度： ，，， ，请在如图所示的坐标系中作出小车运动的图像（以打A点时开始计时）( )。并说明小车速度变化的规律 。 ③根据图线求出小车运动的加速度 ； ④将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 ，此速度的物理意义是 。 (5)实验完毕后，某同学发现实验时电源的实际频率小于50赫兹，那么速度的测量值比实际值 （选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。 【答案】(1)交流 0.02 (2)BD (3)刻度尺 (4) 0.10 小车速度随时间均匀增大 0.50 12.00 打A点时小车的速度 (5)偏大 【解析】（1）[1]常见的打点计时器使用的都是交流电源。 [2]当电源频率为时，每隔 打一个点。 （2）ABC．应先接通电源打点，待打点稳定后，再释放纸带运动，这样纸带可以得到充分利用，记录更多的数据，以减小实验误差，AC错误，B正确； D．纸带上相邻两计数点间的时间间隔相同，纸带上的点迹越密集，说明在相同时间内纸带通过的距离越小，因此说明纸带运动的速度越小，D正确。 故选BD。 （3）要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是刻度尺，刻度尺用来测量纸带上计数点间距离。 （4）①[1]纸带上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。可知两计数点间的时间间隔为 [2]在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得打点时小车的速度为 ②[3]由，，，，，在坐标系中作出小车运动的图像（以打A点时开始计时）如图所示。 [4]由图像可知，在误差允许的范围内，小车速度随时间均匀增大，即小车做匀加速直线运动。 ③[5]根据图线可得小车运动的加速度为 ④[6]将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是。 [7]此速度的物理意义是打A点时小车的速度。 （5）实验时电源的实际频率小于50赫兹，则有 即打点周期实际大于0.02s，若仍按0.02s计算，由可知，那么速度的测量值比实际值偏大。 例6、在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点（每相邻两个计数点间还有4个点没有画出），电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。他经过测量并计算得到电火花计时器在打B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如下表： 对应点 B C D E F 速度（m/s） 0.141 0.185 0.220 0.254 0.301 （1）设电火花计时器的打点周期为T，计算vF的公式为vF＝ ； （2）根据表中的数据，以A点对应的时刻为t＝0，在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v－t图像 ； （3）利用该图像求得小车的加速度a＝ m/s2；（结果保留2位有效数字） （4）如果当时电网中交变电流的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。如果当时电网中交变电流的频率是f＝51 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 【答案】 0.40 不变 偏小 【解析】（1）[1]电火花计时器接220 V、50 Hz交变电源。则有打点周期T=0.02s，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，则相邻两计数点的时间间隔为5T，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打F点时的速度公式为 （2）[2]由题表中的数据在图乙所示坐标系中描点画图。如图所示。 （3）[3]由v−t图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度为 （4）[4] 当电网中交变电流的电压变成210 V，可交流电的频率没变，打点周期不变，则不会影响加速度的测量值，因此加速度的测量值与实际值相比不变。 [5]电网中交变电流的频率是f＝51 Hz时，由 可知打点周期变小，测量时仍按T=0.02s计算，则测量值与实际值相比偏小。 1.实验原理和数据处理 （1）原理：利用打点计时器记录时间，通过纸带上点间距计算速度；瞬时速度用相邻位移平均速度表示。 （2）数据处理：列表记录数据；图像法描点连线求斜率得加速度。 2.实验步骤和误差分析 （1）步骤：先组装器材（打点计时器接电源、纸带连小车），操作时先通电再放车，实验后选清晰纸带重复测量。 （2）误差：系统误差来自未平衡摩擦、限位孔摩擦；偶然误差源于读数、描点偏差；可通过平衡摩擦、规范操作、多次测量减小误差。 1．（多选）关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作，下列说法正确的是  (　　) A．长木板放在桌面上，带滑轮的一端要伸出桌边 B．实验时，要控制小车的加速度尽量小些 C．应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车 D．纸带穿过限位孔后应置于复写纸下面 【答案】ACD 【解析】A．长木板放在桌面上，带滑轮的一端要伸出桌边，细线一端连着小车，另一端跨过定滑轮，连着重物.所以A正确; B．实验时为了减小误差，小车的加速度应该适当大一些，故B错误. C．实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，所以C正确; D．纸带穿过限位孔后应置于复写纸下面才能打出点，所以D正确. 2．（多选）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，关于计数点间时间间隔的下列说法中正确的是(　　) A．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s B．每隔四个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s C．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s D．每隔五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.08 s E．每五个点取一个计数点，则计数点间的时间间隔为0.10 s 【答案】AE 【解析】AB.本实验用的电源为50 Hz的交流电，则相邻计时点间的时间间隔为 T＝s＝0.02 s 所以每隔4个点取一个计数点时，计数点间的时间间隔为0.10 s，故A正确，B错误； CD.每隔5个点取一个计数点则有6个时间间隔，总间隔为0.02×6 s＝0.12 s，故CD错误； E.每五个点取一个计数点，则相邻计数点间有五个时间间隔，时间为0.02×5 s＝0.10 s，故E正确． 3．（多选）用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验。 (1)穿入打点计时器限位孔的纸带，正确的是 （填“甲”或“乙”） (2)如图是学生即将释放小车之前的装置图及操作，以下存在错误的是（　　） A．细线与木板不平行 B．打点计时器接的是直流电源 C．小车释放的位置离计时器较远 D．无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带 【答案】(1)甲 (2)ABC 【解析】（1）穿入打点计时器限位孔的纸带，对于电火花计时器，应该墨粉纸盘在上，纸带在下，对于电磁打点计时器，应该复写纸在上，纸带在下。 故选甲。 （2）A．为给小车提供一个恒定的拉力，细线应与木板平行，故A错误； B．打点计时器应使用交流电源，故B错误； C．小车释放前应靠近打点计时器，故C错误； D．无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带，故D正确。 故选ABC。 4．某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。 （1）常见的打点计时器有两种： 和 ，它们使用的都是 电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔 s打一个点。 （2）关于本实验，下列说法正确的是 。 A．释放纸带的同时，接通电源 B．先接通电源打点，后释放纸带运动 C．先释放纸带运动，后接通电源打点 D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越大 （3）要测量小车的速度。除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是 。 【答案】 电磁打点计时器 电火花打点计时器 交流 0.02 B 刻度尺 【解析】（1）[1][2][3]常见的打点计时器有两种：电磁打点计时器和电火花打点计时器，它们使用的都是交流电源。 [4]当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一个点。 （2）[5]ABC．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源，后释放纸带，故AC错误，B正确； D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小，故D错误。 故选B。 （3）[6]除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是刻度尺，用于测量纸带上的点间距离。 5．两实验小组的同学分别做“探究小车的速度随时间变化的规律”的实验。 （1）甲组同学从实验室已经领取了以下器材∶一端装有定滑轮的长木板、小车、纸带、钩码、轻细绳、6V交流电源。为了完成本实验，还须从图中选取部分实验器材，其名称分别为 、 。 （2）乙组同学另外从实验室领取了一套器材他们所选用的计时器为电火花计时器，使用电火花计时器时的基本步骤如下∶ A．当纸带完全通过电火花计时器后，及时关闭电火花计时器； B．将电火花计时器插头插入相应的电源插座； C．把计时器固定在长木板上，将纸带从墨粉纸盘下面穿过打点计时器； D．接通开关，听到放电声，立即拖动纸带。 上述步骤正确的顺序是 （按顺序填写步骤前的字母）。 【答案】 电磁打点计时器 刻度尺 CBDA 【解析】（1）[1][2]电火花计时器使用的是220V的交流电，电磁打点计时器使用的是4~6V的交流电，所以应选择电磁打点计时器，实验中还需要刻度尺测量计数点间的距离； （2）[3]实验时，应先安装装置，然后接通电源，释放纸带，实验完毕整理器材，所以顺序为CBDA。 6．某同学利用如图 1 所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”。 （1）图1所示的计时器所用的电压为 （选填“交流 220 V”或“直流 220 V”）； （2）该同学开始实验时，先释放小车再接通电源，该同学实验操作中不恰当的地方是 ； （3）该同学在实验中使用频率为 50 Hz的打点计时器，获得的纸带如图 2 所示，其中相邻两个计数点之间还有 4 个点没有画出，根据纸带可以求得打点计时器在打下 C 点时小车的速度为 m/s，小车的加速度大小为 m/s2（均保留两位有效数字）。 【答案】 交流 220 V 应该先接通电源再释放小车 0.50 0.83 【解析】（1）[1]电火花打点计时器使用电压为 220 V 交流电源。 （2）[2]为了充分利用纸带，应该先接通电源，再释放小车。 （3）[3]实验中使用频率为50 Hz的打点计时器，纸带上相邻两个计数点之间还有4个点没有画出，则相邻两计数点间的时间间隔为 根据匀变速运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，因此打C点的瞬时速度 [4]根据“逐差法”，小车加速度 7．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： （1）图中打点计时器乙的工作电压为 （填“交流”或“直流”） V。若提供的实验器材中同时有甲、乙两个打点计时器，优先选用 （填“甲”或“乙”）。 （2）下列操作中正确的有 。 A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．应先接通电源，后释放小车 D．跨过滑轮所吊重物越重越好，可以减小阻力的影响 【答案】交流 220 乙 AC/CA 【解析】（1）[1][2]题中乙是电火花计时器，工作电压是交流220V。 [3]甲是电磁打点计时器，在打点的过程中振针和纸带间的摩擦力较大，误差较大，乙是电火花计时器，没有振针，利用火花放电产生点迹，摩擦力较小，误差较小，故优先使用乙。 （2）[4]AB．为了能在纸带上打更多的点，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，并且打点计时器应放在长木板上没有滑轮一端，故B错误，A正确； C．应先接通电源，待打点稳定后释放小车，故C正确； D．探究小车速度随时间变化的规律，不需要减小阻力，故D错误。 故选AC。 8．（1）使用电磁打点计时器时，应将计时器接到 A．直流电源上      B．交流电源上       C．直流、交流电源均可 （2）如图，使用电火花打点计时器来分析木块拖动纸带运动情况，如下基本步骤中，正确的排列顺序为： A．安装好纸带                B．把电火花打点计时器固定在桌子上 C．松开纸带让小车带着纸带运动开始打点        D．接通220V电源 E．关闭电源，取下纸带 【答案】 B BADCE 【解析】（1）[1]使用电磁打点计时器时，应将计时器接到交流电源上，故选B。 （2）[2]先把电火花打点计时器固定在桌子上并安装好纸带，之后接通220V电源，松开纸带让小车带着纸带运动开始打点，待小车运动适当距离后，关闭电源，取下纸带，故正确的排列顺序为BADCE。 9．某同学在“用打点计时器测速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况（交流电频率是50Hz），在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点。其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间有四个点未画出。（以下计算结果保留3位有效数字）。 （1）电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，下列选项中： A．时间间隔           B．位移               C．平均速度              D．瞬时速度 我们可以从纸带上直接得到的物理量是 ，测量得到的物理量是 ，通过计算能得到的物理量是 （填选项前的字母）。 （2）根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，各个速度值如下表。计算出B点速度的大小 。 vB vC vD vE vF 数值/(m·s－1) 0.479 0.560 0.640 0.721 将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。 （3）根据图像求出小车的加速度a= 。 【答案】A B CD/DC 0.400    0.803m/s2 【解析】（1）[1]因为打点计时器的频率为50Hz ，则从纸带上直接得到的物理量是时间间隔，相邻的点迹（计时点）之间的时间间隔为0.02s ,故选A； [2]可以用刻度尺测量出小车的位移大小，故选B； [3]平均速度和瞬时速度的大小可以通过位移大小与对应的时间间隔计算出来。故选CD。 （2）[4]每两个相邻的计数点之间有四个点未画，则相邻的计数点之间的时间间隔为 根据速度公式可知，B点的瞬时速度 [5]根据计算的点速度及表中其他各点的速度在坐标系中描点连线，如图所示 （3）[6]选用图像中距离较远的两点求解加速度误差更小，根据图像可知小车的加速度 10．某同学用图1所示的装置研究小车做匀变速直线运动的特点。 （1）实验中，除打点计时器（含交流电源、纸带、复写纸）、小车、平板和重物外，在下面的器材中，必须使用的是 （选填选项前的字母）。 A．刻度尺    B．秒表   C．天平   D．弹簧测力计 （2）下列实验步骤的正确顺序是 （用字母填写）。 A．关闭电源，取下纸带 B．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 C．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 D．接通电源后，放开小车 （3）实验中获得的一条纸带如图2所示，在纸带上依次取、、、、……若干个计数点，利用实验数据计算出打点时小车的速度，以为纵坐标，为横坐标，做出如图3所示的图象。根据图象求出小车的加速度a= （保留3位有效数字）。 【答案】 A CBDA 【解析】（1）[1]A．需要用刻度尺测量计数点之间的距离处理数据，故A需要； B．打点计时器有计时功能，所以不需要秒表，故B不需要； C．本实验是研究匀变直线运动的特点，只让小车做匀加速即可，不需要测量质量，所以天平不需要，故C不需要； D．本实验是研究匀变直线运动的特点，只让小车做匀加速即可，不需要测量力，所以弹簧测力计不需要，故D不需要。 故选A。 （2）[2]根据实验原理以及实验过程，先安装仪器，然后接通电源放开小车进行实验，最后关闭电源，取下纸带数据处理，则下列实验步骤的正确顺序是DCBA。 （3）[3]根据图像可得 （考试时间：40分钟 试卷满分：100分） 一、单选题（5分/题，共10分） 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列做法不能减小实验误差的是（　　） A．选取计数点，把每打五个点的时间间隔作为一个时间单位 B．使小车运动的速度尽量小些 C．舍去纸带上密集的点，只利用点迹清晰、点间间隔适当的一部分进行测量、计算 D．选用各处平整程度相同的长木板做实验 【答案】B 【解析】A．选取计数点可以使用于测量和计算的相邻点间的间隔增大，在用直尺测量这些点间的距离时，在一次测量绝对误差基本相同的情况下，相对误差较小，故A正确，不符合题意； B．在实验中，如果小车运动的速度过小，打出的点很密，长度测量的相对误差较大，测量准确度会降低，因此小车的速度略大一些较好，故B错误，符合题意； C．为了减小长度测量的相对误差，应舍去纸带上过于密集的点，故C正确，不符合题意； D．如果实验中所用长木板各部分的平整程度不同，小车的速度变化会不均匀，从而导致实验误差增大，故D正确，不符合题意。 故选B。 2．在实验中，利用纸带上的数据得出各计数点的瞬时速度后，以速度v为纵轴，以时间t为横轴建立直角坐标系。某次实验中某同学描出的点如图所示。在直角坐标系上一共描出了10个点。 下列思考有道理的是（　　） ①这10个点无论如何也不在一条直线上，因此小车运动的v-t图线不可能为一条直线，而应为一条光滑的曲线 ②这10个点中有6个点虽然不在一条直线上，但它们在一条直线附近，只有F和B两点离这条直线太远 ③在8个点当中只有4个点能画在一条直线上（A、D、G、I），有6个点不在该直线上，这条直线肯定不能表示小车运动的规律 ④与直线偏差较小的点（C、E、H、J）可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点（B、F）则可能是实验中出现错误造成的 A．①③ B．②④ C．①② D．③④ 【答案】B 【解析】①②③由于实验存在误差或错误，所以这10个点中有8个点不可能完全在一条直线上，但紧挨在一条直线附近，只有F和B两个点离这条直线远，用倾斜直线进行连接，这条直线通过大部分的点，不在直线上的点两侧分布均匀，此条直线可表示小车运动的规律，①③错误②正确。 ④在直线通过大多数的点，与直线偏差较小的点（C、E、H、J）可能是实验误差造成的，而与直线偏离较大的点（B、F）则可能是实验中出现错误造成的，④正确。 故选B。 二、多选题（漏选得3分，全对得6分，错选得0分，共24分） 3．下列关于“探究小车速度随时间变化的规律”的实验操作中，正确的是（　　） A．在释放小车前，小车要紧靠打点计时器 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．应先接通电源，在打点计时器打点稳定后再释放小车 D．小车停止运动后，应立即关闭电源，再取下纸带 【答案】ACD 【解析】A．在释放小车前，小车要紧靠打点计时器，这样纸带会得到充分利用，会得到更多的数据，减小实验误差，A正确； B．打点计时器应放在长木板没有滑轮的一端，B错误； C．应先接通电源，在打点计时器打点稳定后再释放小车，这样对减小实验误差有利，C正确； D．小车停止运动后，应立即关闭电源，再取下纸带，D正确。 故选ACD。 4．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列操作中正确的有（    ） A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端 C．应先接通电源，后释放小车 D．电火花计时器应使用低压交流电源 【答案】AC 【解析】AC．由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了尽可能增加纸带长度，且在纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，在释放小车前，小车要靠近打点计时器，且应先接通电源，后释放小车，故AC正确； B．打点计时器应放在长木板的没有滑轮一端，故B错误； D．电火花计时器应使用220V交流电源，故D错误。 故选AC。 5．关于打点计时器，下列描述正确的是（　　） A．打点计时器是可以直接测量时间的仪器 B．电磁打点计时器也可以使用干电池供电 C．我们实验中的打点计时器只有接在交流电下，才能实现相邻的两点间隔0.02s D．以下的交流电可以保证电火花打点计时器正常工作 【答案】AC 【解析】A．打点计时器是在纸带上直接测量时间的仪器，A正确； B．电磁打点计时器是利用交变电流产生交变的磁场使簧片振动打点的，所以只能使用交流电，不可以使用干电池供电，B错误； C．打点计时器接在交流电下，由交流电的周期与频率的关系可知 实现打点计时器相邻的两点时间间隔是0.02s，C正确； D．220V交流电可以保证电火花打点计时器正常工作，D错误。 故选AC。 6．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（   ） A．通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上 B．坐标轴的单位长度越小越好 C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带 D．槽码的质量越大越好 【答案】AC 【解析】A．实验中调节滑轮的高度使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上，可以减小误差，A正确； B．要适当地选取坐标轴的单位长度，使图像尽量分布在坐标平面中央，B错误； C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带，C正确； D．槽码的质量要适中，不要太大也不要太小，D错误。 故选AC。 三、实验题（3分/空，共66分） 7．某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动。 （1）实验中，必要的措施是 。 A．先释放小车再接通电源 B．先接通电源再释放小车 C．将小车放在靠近打点计时器的一端 D．将小车放在远离打点计时器的一端 （2）他实验时将打点计时器接到频率为100Hz的电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如下图所示（每相邻两个计数点间还有9个点，图中未画出）。  ，，，，，，则小车的加速度a= （充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度 m/s。（结果均保留两位有效数字） 【答案】 BC/CB 0.80 0.40 【解析】（1）[1] AB．实验时应先接通电源，待打点计时器打点稳定后再释放小车，A错误，B正确； CD．为了充分利用纸带获取多的数据，应将小车放在靠近打点计时器的一端，C正确，D错误。 故选BC。 （2）[2]电源频率为100Hz，则打点计时器每隔0.01s打一个点，纸带上每相邻两个计数点间还有9个点，图中未画出，则知纸带上每相邻两个计数点间的时间间隔为 T=0.01×10s=0.1s 由运动学公式，可得小车的加速度 [3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打点计时器在打B点时小车的速度 8．某同学在用电火花打点计时器和纸带做“研究匀变速直线运动规律”的实验时，得到一条打下的纸带如图所示，并在上面取了A、B、C、D、E五个计数点，相邻两个计数点间还有4个点（图中没有画出），打点计时器所用电源为频率50Hz的交流电源，即打点周期为T=0.02s。 (1)电火花打点计时器的工作电压为 V； (2)计算打下 D 点的瞬时速度v的公式为 （选用题中所给的物理量T、、、、等字母表示）； (3)实验测得、、、，则物体的加速度大小为 （结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) (2) (3) 【解析】（1）电火花打点计时器的工作电压为。 （2）打下某点时的瞬时速度用这点前后两点间的平均速度来代替，所以计算打下 D 点的瞬时速度v的公式为 （3）利用逐差法计算物体的加速度大小 9．用电磁打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，打点计时器的工作频率为50Hz，如图所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点间还有四个点未画出。 (1)根据运动学有关公式可求得 vB=16.50cm/s，vC= cm/s，vD=26.30cm/s； (2)利用求得的数值在如图所示的坐标系中做出小车的v—t图线（以打A点时开始计时）( )，并根据图线求出小车运动的加速度a＝ m/s2；（结果保留2位有效数字） (3)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是 cm/s，此速度的物理意义是 。 【答案】 21.40 0.49 11.60 开始计时时小车的速度（即表示小车在A点的瞬时速度） 【解析】(1)[1]电磁打点计时器频率是50Hz时，它们每隔0.02s打一次点，根据题意可知：每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，因此计数点之间的时间间隔为 根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，因此有 (2)[2]描点作图，用平滑曲线连接，如图所示 [3]速度图象中斜率即加速度，所以 (3)[4]将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是11.60cm/s； [5]此速度的物理意义是：开始计时时小车的速度（即表示小车在A点的瞬时速度）。 10．图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题： （1）图乙是 （填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是 （填“交流”“交流”或“四节干电池”）。 （2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。 ①根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，请将B、F的速度值填入下表。（结果保留3位小数） 速度 数值（） 0.479 0.560 0.640 ②以A点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 。 ③由所画速度一时间图像求出小车加速度为 （结果保留2位小数） （3）根据速度一时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度 m/s。（结果保留2位小数） 【答案】 电火花 220 0.400 0.721 0.78 0.33 【解析】（1）[1]图乙是电火花打点计时器。 [2]电源采用的是交流。 （2）①[3]在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，可知纸带上相邻两个计数点间的时间间隔是 匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，可得B点的速度为 [4]可得F点的速度为 ②[5]以A点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线，如图所示。 ③[6]由速度一时间图像求出小车加速度为 （3）[7]由速度一时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度 11．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，实验装置如图1所示。 （1）下列说法中正确的是 (填字母)。 A．连接重物和小车的细线应与长木板保持平行 B．长木板的一端必须垫高，使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动 C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，后释放小车 D．选择计数点时，必须从纸带上第一个点开始 （2）已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，图2是实验中打下的一段纸带。算出计数点3的速度大小为 m/s，(保留两位有效数字)并在图3中标出，其余计数点1、2、4、5对应的小车瞬时速度大小在图3中已标出。 （3）作图 并求得小车的加速度大小为 m/s2(保留三位有效数字)。 【答案】 AC/CA 0.74    1.53 【解析】（1）[1]A．为使小车受到的合力不变，连接重物和小车的细线应与长木板保持平行，A正确； B．长木板的一端不需要垫高来平衡摩擦力，只要小车做加速直线运动即可，B错误； C．小车应靠近打点计时器，先接通电源，带打点计时器打点稳定后，再释放小车，纸带会得到充分利用，记录较多的数据，减小实验误差，C正确； D．选择计数点时，要从第一个比较清晰的点开始选择计数点，可以不从纸带上第一个点开始，D错误。 故选AC。 （2）[2]已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，可得打点周期为 由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打计数点3的速度大小为 （3）[3]在图3中标出v3，作图如图所示。 [4]由速度时间图像的斜率表示加速度，可得小车的加速度大小为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$