2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（讲知识）-【课堂帮】2025～2026学年高一上学期物理讲与练（人教版2019必修第一册）

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 考情揭秘 素养点击 基本考察点 利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。 1.掌握实验探究原理、思想方法及打点纸带的数据处理方法。 2.能对实验误差产生的原因作出解释，正确得出实验结论。 3.通过实验探究小车速度随时间变化的规律，为建构匀变速直线运动的模型奠定基础。 4.通过动手实验形成严谨的科学态度。 热点及难点 打点纸带数据处理，实验方法及误差分析等。 题型及难度 选择题或填空题，难度中等偏易 高考中地位 必考实验之一，具有重要地位。 知识点1：探究小车速度随时间变化规律实验 1. 实验目的 （1）利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律。 （2）用图象法处理实验数据。 2. 实验原理 利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度—时间的关系图象。 （1）瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度来代替：vn＝。 （2）根据v­t图象判断运动性质：用描点法可作出小车的v­t图象，根据图象的形状可判断小车的运动性质。 （3）加速度的计算：利用v­t图象的斜率求出小车的加速度。 3. 实验器材 打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。 4. 实验步骤 （1）如图所示，把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，先接通电源，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系列小点。 （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. 注意事项 （1）开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器； （2）先接通电源，等打点稳定后，再释放小车； （3）取下纸带前，先断开电源； （4）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； （5）牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，使误差增大。 知识点2：实验数据处理 1.表格法 （1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…如图所示。 （2）依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 时间间隔 v/(m·s－1) （3）1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝…。将计算得出的各点的速度填入表中。 （4）根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。 2．图象法 （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）这条直线就是本次实验的v­t图象，它是一条倾斜的直线，求出物体的加速度a＝。 3. 注意事项 （1）选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集的部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。 （2）不要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。 （3）在坐标纸上画v­t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。 4. 误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 根据纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离 系统误差 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的木板 误区警示：为什么不能用k=tanα和v-t图像的斜率 我们不妨具体说明一下:若两坐标轴的“单位长度”相等，作出的v-t图像如图甲所示，此时倾角α=45°;若时间轴的“单位长度”只有速度轴“单位长度”的一半，作出的v-t图像如图乙所示，此时倾角α>45°.因此，两种情况下由a=tanα求出的加速度值是不同的，但由a＝求得的加速度值却是相同的. 【典例】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 【详解】（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。 【变式1】某小组利用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律，请回答以下问题： (1)除了图甲中已有的器材外，要完成实验还需要的器材有__________； A．220V交流电源 B．8V交流电源 C．毫米刻度尺 D．天平 (2)处理数据时，选出一条如图乙所示的纸带，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，相邻两计数点间还有4个点没有画出，打点计时器的电源频率为50Hz。根据纸带上的数据，计算打下A、B、C、D、E点的瞬时速度并填在表中，C点的瞬时速度为 m/s； 位置 A B C D E 0.605 0.810 1.175 1.390 (3)在答题纸的坐标纸中描出C点的位置并画出小车的图像 ，根据图像求得小车的加速度为 ；（保留三位有效数字） (4)某同学只测量OC和CF的长度分别为、，如图丙所示，若纸带上相邻两计数点的时间间隔为t，则小车的加速度表达式为 。 【答案】(1)BC (2)0.995 (3) 1.98 (4) 【详解】（1）图甲中电磁打点计时器需要连接8V交流电源；需要用刻度尺测量纸带上计数点间的距离；本实验不需要用天平测质量。 故选BC。 （2）相邻两计数点间还有4个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为 打下C点的瞬时速度为 （3）[1]在坐标纸中描出C点的位置并作出图像如图所示。 [2]根据图像可得小车的加速度为 （4）根据匀变速直线运动推论可得 可得小车的加速度表达式为 【变式2】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 【详解】（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。 一、单选题 1．物理学中常用如图所示测量装置，这个装置可以直接记录的物理量是（　　） A．平均速度 B．瞬时速度 C．时间 D．加速度 【答案】C 【详解】物体下落到光电门处时会被直接记录遮光时间，平均速度，瞬时速度和加速度则是间接计算出来的。 故选C。 2．小明同学用图示装置研究小车速度随时间变化的规律。实验时小明启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带做匀加速直线运动。用计算机软件处理实验数据，绘制出小车的图像可能是下列图中的（　　） A．B．C． D． 【答案】A 【详解】小车在细绳的牵引下做匀加速直线运动，速度越来越大。 故选A。 3．运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（　　） A．物体运动的时间 B．物体在不同时刻的速度 C．物体在相邻相同时间内的速度变化 D．物体在不同时间内的位移 【答案】A 【详解】A．因为打点计时器打点的时间间隔都是0.02 s，所以只要数出纸带上的所打点数，用 t＝0.02 s×（n－1） 可以计算出物体运动时间，故A正确； BC．纸带上点迹对应的速度及相邻相同时间内的速度变化不能直接记录，故BC错误； D．物体在不同时间内的位移，需要用刻度尺测量，故D错误。 故选A。 4．如图所示，这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹，已知打点计时器所接电源的周期为，要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度，下列做法中误差最小的是（　　） A．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 B．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 C．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 D．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 【答案】B 【详解】AB．平均速度 当 无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度，所以时间越短，位移越小，平均速度越接近瞬时速度，误差越小，A错误B正确； CD．平均速度 当 无限趋近于零时，平均速度就等于瞬时速度， 但是当 无限趋近于零时，不是接近E点的位置，而是远离，所以误差越来越大，CD错误。 故选B。 5．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 【详解】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。 6．如图所示，利用光电门测滑块速度，对其测速原理中的d、理解正确的是（　　） A．d为滑块的宽度 B．d为光电门的宽度 C．为遮光条的挡光时间 D．为滑块经过光电门的时间 【答案】C 【详解】利用光电门测滑块速度，其原理是用小车通过光电门时的平均速度来代替瞬时速度，其计算公式 式中为遮光条的宽度，为遮光条的挡光时间。 故选C。 二、多选题 7．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 【详解】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。 8．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 【详解】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． 三、实验题 9．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 【详解】（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 10．结合“探究小车速度随时间变化的规律”的实验（装置如图甲），完成下列问题： (1)如图乙，刻度尺的0刻度与“0”点对齐，测量点“4”到“0”的距离为 cm；该同学已将1、2、3、4点对应时刻的瞬时速度进行计算填入表中，请你将测量点“5”对应时刻的瞬时速度填入表中（结果保留三位有效数字）；请你把“5”的数据补充到图丙中，并拟合图线。 测量点 1 2 3 4 5 瞬时速度（m·s-1） 0.501 0.520 0.525 0.540 ( ) (2)根据拟合好的图像求出小车的加速度大小为a= m/s2.（结果保留三位有效数字） (3)关于该实验，下列说法正确的是___________。 A．重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码 B．实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，而且长木板也必须水平放置 C．若实验时电源频率略低于50 Hz，但该同学并不知道，则小车速度测量值将大于实际值 D．如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220 V，则加速度的测量值将小于实际值 【答案】(1) 19.90 0.550 (2) (3)AC 【详解】（1）[1]由图乙可知，刻度尺的0刻度与“0”点对齐，测量点“4”到“0”的距离为19.90cm。 [2]由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，测量点“5”对应时刻的瞬时速度为 [3]在图丙中补点并拟合图线，如图所示。 （2）由图像可得 （3）A．重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码，这样可以改变小车的速度和加速度，A正确； B．实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，长木板可以水平放置或倾斜放置均可，只要小车能加速运动即可，B错误； C．若实验时电源频率略低于50 Hz，可知打点周期变大，但该同学并不知道，仍按0.02s计算，则小车速度测量值将大于实际值，C正确； D．如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220 V，可知电源的频率不变，则打点周期不变，则加速度的测量值等于实际值，D错误。 故选AC。 11．小华同学在“研究匀变速直线运动”的实验中，将打点计时器固定在某处，在绳子拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板上运动，如图1所示。由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带的一段。如图2所示，在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，并用刻度尺测出了各计数点到0计数点的距离，图中所标数据的单位是cm。 （1）小华利用家庭电源来做实验，因此应该选择 打点计时器，工作电压为 。 （2）根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度、请你帮助他计算出打下计数点6时小车的速度（结果保留3位有效数字）并填入下表 。 计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/(m·s-1) 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530    （3）根据v-t图像可知，小车运动的加速度为 m/s2（保留2位有效数字）。 【答案】 电火花 220V 0.570 0.42 【详解】（1）[1]由于直接利用家庭电源来做实验，所以应选择电火花打点计时器，其工作电压为220V。 （2）[2]匀变速直线运动中，中间时刻的瞬时速度等于该过程的平均速度，则有 （3）[3]图像的斜率表示加速度，根据v-t图像可得 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 考情揭秘 素养点击 基本考察点 利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律。 1.掌握实验探究原理、思想方法及打点纸带的数据处理方法。 2.能对实验误差产生的原因作出解释，正确得出实验结论。 3.通过实验探究小车速度随时间变化的规律，为建构匀变速直线运动的模型奠定基础。 4.通过动手实验形成严谨的科学态度。 热点及难点 打点纸带数据处理，实验方法及误差分析等。 题型及难度 选择题或填空题，难度中等偏易 高考中地位 必考实验之一，具有重要地位。 知识点1：探究小车速度随时间变化规律实验 1. 实验目的 （1）利用打点纸带研究小车的运动情况，分析小车的速度随时间变化的规律。 （2）用图象法处理实验数据。 2. 实验原理 利用打点计时器打出的纸带上记录的数据，计算出各时刻的速度，再作出速度—时间的关系图象。 （1）瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的平均速度来代替：vn＝。 （2）根据v­t图象判断运动性质：用描点法可作出小车的v­t图象，根据图象的形状可判断小车的运动性质。 （3）加速度的计算：利用v­t图象的斜率求出小车的加速度。 3. 实验器材 打点计时器、学生电源、复写纸、纸带、导线、一端带有滑轮的长木板、小车、细绳、钩码、刻度尺、坐标纸。 4. 实验步骤 （1）如图所示，把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，先接通电源，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系列小点。 （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. 注意事项 （1）开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器； （2）先接通电源，等打点稳定后，再释放小车； （3）取下纸带前，先断开电源； （4）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； （5）牵引小车的钩码个数要适当，以免加速度过大而使纸带上的点太少，或者加速度太小，而使各段位移差别不大，使误差增大。 知识点2：实验数据处理 1.表格法 （1）从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4…如图所示。 （2）依次测出01、02、03、04…的距离x1、x2、x3、x4…，填入表中。 位置 1 2 3 4 5 6 长度 x1 x2 x3 x4 x5 x6 各段长度 0～2 1～3 2～4 3～5 4～6 时间间隔 v/(m·s－1) （3）1、2、3、4…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝…。将计算得出的各点的速度填入表中。 （4）根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律。 2．图象法 （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）这条直线就是本次实验的v­t图象，它是一条倾斜的直线，求出物体的加速度a＝。 3. 注意事项 （1）选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集的部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少秒。 （2）不要逐次测量各段距离，应尽可能地一次测量完毕。 （3）在坐标纸上画v­t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内。 4. 误差分析 产生原因 减小方法 偶然误差 根据纸带测量的位移有误差 测量各计数点到起始点的距离而不是直接测量相邻计数点间的距离 系统误差 木板的粗糙程度不完全相同 尽量选用粗糙程度均匀的木板 误区警示：为什么不能用k=tanα和v-t图像的斜率 我们不妨具体说明一下:若两坐标轴的“单位长度”相等，作出的v-t图像如图甲所示，此时倾角α=45°;若时间轴的“单位长度”只有速度轴“单位长度”的一半，作出的v-t图像如图乙所示，此时倾角α>45°.因此，两种情况下由a=tanα求出的加速度值是不同的，但由a＝求得的加速度值却是相同的. 【典例】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”） 【变式1】某小组利用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律，请回答以下问题： (1)除了图甲中已有的器材外，要完成实验还需要的器材有__________； A．220V交流电源 B．8V交流电源 C．毫米刻度尺 D．天平 (2)处理数据时，选出一条如图乙所示的纸带，纸带上的数字为相邻两个计数点间的距离，相邻两计数点间还有4个点没有画出，打点计时器的电源频率为50Hz。根据纸带上的数据，计算打下A、B、C、D、E点的瞬时速度并填在表中，C点的瞬时速度为 m/s； 位置 A B C D E 0.605 0.810 1.175 1.390 (3)在答题纸的坐标纸中描出C点的位置并画出小车的图像 ，根据图像求得小车的加速度为 ；（保留三位有效数字） (4)某同学只测量OC和CF的长度分别为、，如图丙所示，若纸带上相邻两计数点的时间间隔为t，则小车的加速度表达式为 。 【变式2】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”）。 一、单选题 1．物理学中常用如图所示测量装置，这个装置可以直接记录的物理量是（　　） A．平均速度 B．瞬时速度 C．时间 D．加速度 2．小明同学用图示装置研究小车速度随时间变化的规律。实验时小明启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带做匀加速直线运动。用计算机软件处理实验数据，绘制出小车的图像可能是下列图中的（　　） A．B．C． D． 3．运动物体拉动穿过打点计时器的纸带，纸带上打下一系列小点，打点计时器打下的点直接记录了（　　） A．物体运动的时间 B．物体在不同时刻的速度 C．物体在相邻相同时间内的速度变化 D．物体在不同时间内的位移 4．如图所示，这是用手拉动纸带通过打点计时器得到的点迹，已知打点计时器所接电源的周期为，要计算打点计时器打点时纸带的瞬时速度，下列做法中误差最小的是（　　） A．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 B．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 C．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 D．测量出、两点间的距离，利用平均速度的公式，得出 5．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 6．如图所示，利用光电门测滑块速度，对其测速原理中的d、理解正确的是（　　） A．d为滑块的宽度 B．d为光电门的宽度 C．为遮光条的挡光时间 D．为滑块经过光电门的时间 二、多选题 7．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 8．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 三、实验题 9．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） 10．结合“探究小车速度随时间变化的规律”的实验（装置如图甲），完成下列问题： (1)如图乙，刻度尺的0刻度与“0”点对齐，测量点“4”到“0”的距离为 cm；该同学已将1、2、3、4点对应时刻的瞬时速度进行计算填入表中，请你将测量点“5”对应时刻的瞬时速度填入表中（结果保留三位有效数字）；请你把“5”的数据补充到图丙中，并拟合图线。 测量点 1 2 3 4 5 瞬时速度（m·s-1） 0.501 0.520 0.525 0.540 ( ) (2)根据拟合好的图像求出小车的加速度大小为a= m/s2.（结果保留三位有效数字） (3)关于该实验，下列说法正确的是___________。 A．重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码 B．实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，而且长木板也必须水平放置 C．若实验时电源频率略低于50 Hz，但该同学并不知道，则小车速度测量值将大于实际值 D．如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220 V，则加速度的测量值将小于实际值 11．小华同学在“研究匀变速直线运动”的实验中，将打点计时器固定在某处，在绳子拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板上运动，如图1所示。由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带的一段。如图2所示，在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点，相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1s，并用刻度尺测出了各计数点到0计数点的距离，图中所标数据的单位是cm。 （1）小华利用家庭电源来做实验，因此应该选择 打点计时器，工作电压为 。 （2）根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度、请你帮助他计算出打下计数点6时小车的速度（结果保留3位有效数字）并填入下表 。 计数点 1 2 3 4 5 6 t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 v/(m·s-1) 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530    （3）根据v-t图像可知，小车运动的加速度为 m/s2（保留2位有效数字）。 学科网（北京）股份有限公司第 1 页 共 9 页 学科网（北京）股份有限公司 $$