第04讲 运动学实验（专项训练）（上海专用）2026年高考物理一轮复习讲练测

第04讲 运动学实验 目录 2 01 伽利略实验思想 2 02 DIS测量瞬时速度 3 03 DIS测量加速度 4 5 10 01 伽利略实验思想 1. 伽利略利用“斜面实验”研究自由落体运动的规律，其实验思想是（　　） A．小球沿斜面运动时加速度较小，速度的测量比较容易 B．小球沿斜面运动时速度较小，位移的测量比较容易 C．测量小球沿斜面运动时位移与时间平方的比值，合理外推到90° D．测量小球沿斜面运动时速度平方与位移的比值，合理外推到90° 【答案】C 【解析】AB. 小球沿斜面运动时加速度较小，同一位移，所用时间较长，时间测量较容易，故AB错误； CD.“斜面实验”研究自由落体运动的规律，其实验思想通过测量斜面上物体运动的情况，然后进行合理的外推，从而得出自由落体是匀变速直线运动，因而需要测量位移与时间平方的比值一情况，合理外推到90°，故C正确，D错误。 2．落体运动遵循怎样的规律？为了克服当时计时的困难，伽利略用如图甲所示的斜面实验来验证自己的猜想。然后用如图乙所示的几个斜面的合理外推得出自由落体运动是一种最简单的变速运动，下列说法正确的是（    ）    A．伽利略用斜面做实验，是为了增大小球运动的位移，延长运动时间 B．伽利略通过斜面实验直接得出自由落体运动速度与时间成正比 C．当斜面倾角发生改变时，s与的比值增大 D．伽利略把斜面运动的实验结论用外推法推到竖直情况，逻辑推理的依据是因为当斜面倾角不变时，s与的比值不变，与m无关 【答案】D 【详解】A．使用小倾角的斜面并不能增大位移，而是为了减慢小球运动速度，从而减小测量时间的误差，故A错误； B．伽利略猜想自由落体运动速度与时间成正比，并未直接验证，而是在斜面实验的基础上理想化推理，故B错误； C．当斜面倾角变大时，s与的比值增大，故C错误； D．伽利略把斜面运动的实验结论用外推法推到竖直情况，逻辑推理的依据是因为当斜面倾角不变时，s与的比值不变，与m无关。故D正确。 02 DIS测量瞬时速度 3. 在“用DlS 实验测瞬时速度”的实验中，其装置如图所示。在小车上固定挡光片（宽度为Δs），在倾斜导轨的A处放置________传感器，让小车从P点静止下滑，利用传感器记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt，则小车经过 A 点时的速度为________。换用不同宽度的挡光片，挡光的宽度越________（选填“窄”或“宽”），越接近小车到达A点时的瞬时速度，本实验体现了________思想方法。 【答案】 ①. 光电 ②. ③. 窄 ④. 极限 【详解】[1][2]在“用DlS 实验测瞬时速度”的实验中，在小车上固定挡光片，在倾斜导轨的A处放置光电传感器，让小车从P点静止下滑，利用传感器记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt，则小车经过 A 点时的速度为 [3][4]换用不同宽度的挡光片，挡光的宽度越窄，越接近小车到达A点时的瞬时速度，本实验体现了极限思想方法。 4. 如图所示是研究小车运动图和图的实验装置。 （1）信号发射器和信号接收器组成___________传感器。DIS实验系统除传感器外还需要的主要仪器有___________和计算机。 （2）测定加速度，通过位移传感器获得小车的运动图像，小车在AB区域内可视为匀加速直线运动，如图A点速度为0.200m/s，B点速度为0.909m/s，时间差为0.411s，此区域内小车的加速度___________m/s2，位移是___________m。（两空小数点后均保留3位数字） 【答案】 ①. 位移 ②. 数据采集器 ③. 1.725 ④. 0.228 【详解】（1）[1][2]DIS的主要组成部分分别是传感器、计算机和数据采集器三部分，在用DIS实验系统测量小车瞬时速度的实验中，用到的是位移传感器。 （2）[3] 此区域内小车的加速度为 [4] 位移是 03 DIS测量加速度 5．（24-25高一上·上海浦东新·期中）一端带有滑轮的光滑长木板固定放置，1、2是两个固定的光电门传感器，两光电门中心间的距离为L。小车A上固定一宽度为d的挡光片，在重物B的牵引下，小车从木板的左端开始向右加速运动。 (1)实验中，光电门1、2记录的挡光时间分别为和，则小车经过光电门1时的速度为 ，小车加速度的大小为 。 (2)在上述实验中，计算加速度时以挡光片经过光电门时的平均速度替代了瞬时速度，采用这种方法，加速度的测量值比真实值 （选填“大”或“小”）。 【答案】(1) (2)大 【详解】（1）[1]小车经过光电门1时的速度为 [2]小车通过光电门2的瞬时速度为 根据位移速度公式有 解得 （2）根据运动学公式可得 解得加速度的测量值为 实际上、是挡光过程中间时刻的速度，不是挡光过程位移中点的速度，而等于两挡光过程位移中点的距离，不是两挡光过程中间时刻对应位置的距离；设某一挡光过程的初速度为，末速度为，挡光过程的中间时刻速度为 挡光过程的位移中点速度为 从挡光过程的中间时刻到位移中点通过的距离为 由于小车做加速运动，则小车经过光电门1的挡光时间大于经过光电门2的挡光时间，则有，则两挡光过程中间时刻对应位置的距离为 则有 可得 可知加速度的测量值比真实值大。 1．以下问题关于伽利略对落体运动的研究 （1）选择比较石头和羽毛的下落的快慢，并不科学，原因在于影响运动的因素有重力和空气阻力，在研究受多个因素影响的问题时，应采用 （填写科学方法），因此我们可以选择比较质量相同的纸片和纸团的下落快慢。 （2）自然界的落体运动要能被近似的视为自由落体运动，物体受到的空气阻力f要满足什么条件？ ，所以，要研究自由落体运动规律时，我们 选择乒乓球。（填“能”或“不能”） （3）伽利略通过逻辑推理得到自由落体运动的快慢相同。自由落体过程中，物体的速度是逐渐增大的，先下落的物体速度总是比后下落的物体运动快。所以如果比较先后下落的物体时，这里的快慢可以理解为 的快慢。 （4）关于伽利略斜面实验的分析，下列说法正确的是( ) （A）其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论； （B）通过甲图中的实验现象发现，物体的位移和时间成正比； （C）运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更易观察和测量； （D）运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更易观察和测量。 （5）请你用学校能够提供的实验仪器，设计一个实验方案证明质量不同的物体，从倾角固定的斜面下滑，位移和时间平方的比值是定值 。（说明需要哪些器材，需要测量哪些物理量，用什么仪器测量，实施的步骤是怎样的，得到数据怎么处理分析，从而证明观点） （6）一个小球沿着图（a）所示的光滑轨道从P点滑动至Q点，轨道转角处平滑连接。请根据伽利略的理想斜面实验，来判断在图（b）中最能反映小球的速度大小v与时间t之间关系的图像是( ) 【答案】（1）控制变量法 （2）物体受到的空气阻力远远小于物体的重力 不能 （3）速度 （4）C （5）见解析 （6）A 【详解】（1）[1]选择比较石头和羽毛的下落的快慢，并不科学，原因在于影响运动的因素有重力和空气阻力，在研究受多个因素影响的问题时，应采用控制变量法，因此我们可以选择比较质量相同的纸片和纸团的下落快慢。 （2）[2][3]自然界的落体运动要能被近似的视为自由落体运动，物体受到的空气阻力f要满足的条件是，物体受到的空气阻力远远小于物体的重力，所以，要研究自由落体运动规律时，我们不能选择乒乓球，因为乒乓球所受到的空气阻力不是远远小于乒乓球的重力。 （3）[4]伽利略通过逻辑推理得到自由落体运动的快慢相同。自由落体过程中，物体的速度是逐渐增大的，先下落的物体速度总是比后下落的物体运动快。所以如果比较先后下落的物体时，这里的快慢可以理解为速度的快慢。 （4）[5] A．其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论，A错误； B．通过甲图中的实验现象发现，物体的位移和时间的平方成正比，B错误； CD．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更易观察和测量，C正确，D错误； 故选C。 （5）[6]将长木板放在水平桌面上，将木板的一端垫高；将电火花打点计时器放在木板被垫高的一端；将纸带穿过打点计时器，另一端连接小车，将小车靠近打点计算器放置在木板上；先接通电源，后释放小车，小车沿着斜面下滑，打出一条纸带；在纸带上比较清晰的点选一个计数点0，然后每隔4个点选一个计数点，每两个计数点之间的时间间隔为0.1s；用刻度尺量出各计数点到0的距离；计算位移和时间平方的比值，然后取平均值；保持木板的倾角不变，改变小车的质量重复上述实验。在实验误差范围内，如果比值相同，则说明位移与时间平方的比值是定值。 （6）[7]小球从P点加速下滑，再匀速运动，再减速上滑，A正确，BCD错误。故选A。 2. 某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度实验，其装置如图甲所示。 （1）在小车上固定挡光片（宽度为），在倾斜导轨的A处放置光电门。让小车从P点静止下滑，再利用___________（填某一传感器名称）记录下挡光片经过A点所经历的时间。接下来，改用不同宽度的挡光片重复上述实验，最后运用公式计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自区域内的，并作出图像。 （2）（多选）该同学测出4组数据，其中第3组数据发生了明显的偏差，如图乙所示。造成偏差的可能原因是（ ） （A）小车从图甲中P点上方静止下滑            （B）小车从图甲中P点下方静止下滑 （C）小车从图甲中P点静止下滑                   （D）小车从图甲中P点以一定的初速度下滑 【答案】 （1） 光电门 （2） AD 【详解】（1）[1]让小车从P点静止下滑，利用光电门记录下挡光片经过A点所经历的时间。 （2）[2]A．第三组数据表明到达A点的速度偏大，小车从图甲中P点上方静止下滑，则小车到达A点的速度增大，故A正确； B．小车从图甲中P点下方静止下滑，则小车到达A点的速度减小，故B错误； C．小车从图甲中P点静止下滑，遮光片宽度不同，小车到达A点的速度基本不变，故C错误； D．小车从图甲中P点以一定的初速度下滑，则小车到达A点的速度增大，故D正确。 3．光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当一辆带有挡光片的小车从a、b间通过时，光电计时器就可以显示挡光片的挡光时间。现有一辆小车通过光电门，计时器显示的挡光时间是，用最小刻度为1mm的刻度尺测量小车上挡光片的宽度d，示数如图所示。 （1）读出挡光片的宽度 cm，小车通过光电门时的速度 m/s； （2）当小车相继通过相距16cm的两个光电门时，用时，两个光电计时器上记录下的读数分别是和，则小车在这段距离中的平均加速度为 m/s2。 【答案】 1.20 0.6 2 【详解】（1）[1]刻度尺的读数要在准确刻度1mm的基础上向下一位估读，所以挡光板左侧读数为：0.50cm，右侧读数：1.70cm，所以挡光片的宽度 [2]由速度的定义式 （2）[3]小车第二次通过光电门时的速度 当小车相继通过相距16cm的两个光电门时，用时，则 4．（23-24高三上·上海静安·期中）世界杯比赛用球中都装有定位芯片，图为足球出界后利用芯片所测得的足球运动情况的部分图，记录了足球在草坪上滚动直到停下来的过程，所用时间是．根据图像可估算出足球最后阶段滚动了约 m后停止，过程中足球的平均速度为 （以上计算结果均保留两位有效数字）． 【答案】 12 1.2 【详解】[1]根据速度时间图像与时间轴围成的面积表示位移，面积约为12格， 则位移为 [2]平均速度为 5．（23-24高三上·上海徐汇·期中）利用如图所示的装置，某同学设计了DIS两种实验方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度。 方法（1）：遮光板固定在滑块中央，事先测定遮光板的宽度为L（很窄）。当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门（图中没有画出）测出遮光板经过B点的时间为，则挡光片经过B点的速度为 。若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比 （填“偏大”、“相等”、“偏小”）。 方法（2）：将挡光片固定在滑块最右端（对齐），从斜面上静止释放，固定在B点的光电门测出遮光板经过B点的时间为，更换不同的挡光片宽度L并测出对应的时间。多次实验，则每次释放滑块 （“一定”或“不一定”）从同一位置静止释放，测量多组数据后作出 图像（对应物理量字母）为一条不过原点的直线，且该线的 即为滑块刚到达B点的速度。 【答案】 偏大 一定 纵截距 【详解】方法（1）[1][2] 因为极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可知 光电计时器记录到挡光片经过B点的时间不可能很小，所以上述的瞬时速度vB实质是挡光片通过B点的平均速度，滑块加速运动，所以大于滑块最右端到达B的速度。 方法（2）[3][4][5]根据匀加速运动速度时间关系 所以为了保证每次到达B点速度相同，每次释放滑块一定从同一位置静止释放，则测量多组数据后作出图像（对应物理量字母）为一条不过原点的直线，且该线的纵截距即为滑块刚到达B点的速度。 1．（上海高考）如图，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d。 (1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间△t1和△t2，则小车加速度a= 。 (2)(多选题)为减小实验误差，可采取的方法是 ( ) A.增大两挡光片宽度b B.减小两挡光片宽度b C.增大两挡光片间距d D.减小两挡光片间距d 【答案】(1) (2)BC 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第04讲 运动学实验 目录 2 01 伽利略实验思想 2 02 DIS测量瞬时速度 3 03 DIS测量加速度 4 5 10 01 伽利略实验思想 1. 伽利略利用“斜面实验”研究自由落体运动的规律，其实验思想是（　　） A．小球沿斜面运动时加速度较小，速度的测量比较容易 B．小球沿斜面运动时速度较小，位移的测量比较容易 C．测量小球沿斜面运动时位移与时间平方的比值，合理外推到90° D．测量小球沿斜面运动时速度平方与位移的比值，合理外推到90° 2．落体运动遵循怎样的规律？为了克服当时计时的困难，伽利略用如图甲所示的斜面实验来验证自己的猜想。然后用如图乙所示的几个斜面的合理外推得出自由落体运动是一种最简单的变速运动，下列说法正确的是（    ）    A．伽利略用斜面做实验，是为了增大小球运动的位移，延长运动时间 B．伽利略通过斜面实验直接得出自由落体运动速度与时间成正比 C．当斜面倾角发生改变时，s与的比值增大 D．伽利略把斜面运动的实验结论用外推法推到竖直情况，逻辑推理的依据是因为当斜面倾角不变时，s与的比值不变，与m无关 02 DIS测量瞬时速度 3. 在“用DlS 实验测瞬时速度”的实验中，其装置如图所示。在小车上固定挡光片（宽度为Δs），在倾斜导轨的A处放置________传感器，让小车从P点静止下滑，利用传感器记录下挡光片经过A点所经历的时间Δt，则小车经过 A 点时的速度为________。换用不同宽度的挡光片，挡光的宽度越________（选填“窄”或“宽”），越接近小车到达A点时的瞬时速度，本实验体现了________思想方法。 4. 如图所示是研究小车运动图和图的实验装置。 （1）信号发射器和信号接收器组成___________传感器。DIS实验系统除传感器外还需要的主要仪器有___________和计算机。 （2）测定加速度，通过位移传感器获得小车的运动图像，小车在AB区域内可视为匀加速直线运动，如图A点速度为0.200m/s，B点速度为0.909m/s，时间差为0.411s，此区域内小车的加速度___________m/s2，位移是___________m。（两空小数点后均保留3位数字） 03 DIS测量加速度 5．（24-25高一上·上海浦东新·期中）一端带有滑轮的光滑长木板固定放置，1、2是两个固定的光电门传感器，两光电门中心间的距离为L。小车A上固定一宽度为d的挡光片，在重物B的牵引下，小车从木板的左端开始向右加速运动。 (1)实验中，光电门1、2记录的挡光时间分别为和，则小车经过光电门1时的速度为 ，小车加速度的大小为 。 (2)在上述实验中，计算加速度时以挡光片经过光电门时的平均速度替代了瞬时速度，采用这种方法，加速度的测量值比真实值 （选填“大”或“小”）。 1．以下问题关于伽利略对落体运动的研究 （1）选择比较石头和羽毛的下落的快慢，并不科学，原因在于影响运动的因素有重力和空气阻力，在研究受多个因素影响的问题时，应采用 （填写科学方法），因此我们可以选择比较质量相同的纸片和纸团的下落快慢。 （2）自然界的落体运动要能被近似的视为自由落体运动，物体受到的空气阻力f要满足什么条件？ ，所以，要研究自由落体运动规律时，我们 选择乒乓球。（填“能”或“不能”） （3）伽利略通过逻辑推理得到自由落体运动的快慢相同。自由落体过程中，物体的速度是逐渐增大的，先下落的物体速度总是比后下落的物体运动快。所以如果比较先后下落的物体时，这里的快慢可以理解为 的快慢。 （4）关于伽利略斜面实验的分析，下列说法正确的是( ) （A）其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论； （B）通过甲图中的实验现象发现，物体的位移和时间成正比； （C）运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更易观察和测量； （D）运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更易观察和测量。 （5）请你用学校能够提供的实验仪器，设计一个实验方案证明质量不同的物体，从倾角固定的斜面下滑，位移和时间平方的比值是定值 。（说明需要哪些器材，需要测量哪些物理量，用什么仪器测量，实施的步骤是怎样的，得到数据怎么处理分析，从而证明观点） （6）一个小球沿着图（a）所示的光滑轨道从P点滑动至Q点，轨道转角处平滑连接。请根据伽利略的理想斜面实验，来判断在图（b）中最能反映小球的速度大小v与时间t之间关系的图像是( ) 2. 某同学在学习了DIS实验后，设计了一个测物体瞬时速度实验，其装置如图甲所示。 （1）在小车上固定挡光片（宽度为），在倾斜导轨的A处放置光电门。让小车从P点静止下滑，再利用___________（填某一传感器名称）记录下挡光片经过A点所经历的时间。接下来，改用不同宽度的挡光片重复上述实验，最后运用公式计算出不同宽度的挡光片从A点开始在各自区域内的，并作出图像。 （2）（多选）该同学测出4组数据，其中第3组数据发生了明显的偏差，如图乙所示。造成偏差的可能原因是（ ） （A）小车从图甲中P点上方静止下滑            （B）小车从图甲中P点下方静止下滑 （C）小车从图甲中P点静止下滑                   （D）小车从图甲中P点以一定的初速度下滑 3．光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当一辆带有挡光片的小车从a、b间通过时，光电计时器就可以显示挡光片的挡光时间。现有一辆小车通过光电门，计时器显示的挡光时间是，用最小刻度为1mm的刻度尺测量小车上挡光片的宽度d，示数如图所示。 （1）读出挡光片的宽度 cm，小车通过光电门时的速度 m/s； （2）当小车相继通过相距16cm的两个光电门时，用时，两个光电计时器上记录下的读数分别是和，则小车在这段距离中的平均加速度为 m/s2。 4．（23-24高三上·上海静安·期中）世界杯比赛用球中都装有定位芯片，图为足球出界后利用芯片所测得的足球运动情况的部分图，记录了足球在草坪上滚动直到停下来的过程，所用时间是．根据图像可估算出足球最后阶段滚动了约 m后停止，过程中足球的平均速度为 （以上计算结果均保留两位有效数字）． 5．（23-24高三上·上海徐汇·期中）利用如图所示的装置，某同学设计了DIS两种实验方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度。 方法（1）：遮光板固定在滑块中央，事先测定遮光板的宽度为L（很窄）。当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门（图中没有画出）测出遮光板经过B点的时间为，则挡光片经过B点的速度为 。若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比 （填“偏大”、“相等”、“偏小”）。 方法（2）：将挡光片固定在滑块最右端（对齐），从斜面上静止释放，固定在B点的光电门测出遮光板经过B点的时间为，更换不同的挡光片宽度L并测出对应的时间。多次实验，则每次释放滑块 （“一定”或“不一定”）从同一位置静止释放，测量多组数据后作出 图像（对应物理量字母）为一条不过原点的直线，且该线的 即为滑块刚到达B点的速度。 1．（上海高考）如图，为测量作匀加速直线运动小车的加速度，将宽度均为b的挡光片A、B固定在小车上，测得二者间距为d。 (1)当小车匀加速经过光电门时，测得两挡光片先后经过的时间△t1和△t2，则小车加速度a= 。 (2)(多选题)为减小实验误差，可采取的方法是 ( ) A.增大两挡光片宽度b B.减小两挡光片宽度b C.增大两挡光片间距d D.减小两挡光片间距d 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$