第2章 第3节 实验中的误差和有效数字+第4节(同步练习)-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第一册（鲁科版2019）

第2章　匀变速直线运动 第3节　实验中的误差和有效数字 第4节　科学测量:做直线运动物体的瞬时速度 基础过关练 题组一　误差和有效数字 1.关于误差和有效数字,下列说法正确的是 (　　) A.测出一个物体长为123.6 cm,采用的测量工具的分度值是1 cm B.0.92 cm与0.920 cm含义是一样的 C.多测几次求平均值可减小系统误差 D.0.082 cm有三位有效数字 2.某同学用毫米刻度尺测量一物体的长度,如图所示,下述记录结果正确的是 (　　) A.3 cm　　　　　　　　B.30 mm C.3.00 cm　　　　　　　　D.0.03 m 题组二　打点计时器的构造与使用 3.(多选题)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,下列操作正确的有 (　　) 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.电火花打点计时器应使用低压交流电源 4.打点计时器是一种常用的实验仪器,它使用的电源及其直接测量的物理量分别是 (　　) A.直流电、位移和速度 B.直流电、瞬时速度和加速度 C.交流电、速度和加速度 D.交流电、时间 题组三　利用纸带研究物体的运动 5.(多选题)图示纸带记录了在研究匀加速直线运动规律的实验中小车的运动情况,A、B、C、D、E为相邻的计数点,相邻计数点的时间间隔为0.1 s,则 (　　) A.由图可知纸带的右侧与小车相连 B.D点的瞬时速度大小为0.34 m/s C.运动小车的加速度大小为0.40 m/s2 D.若电源实际频率高于50 Hz,计算时仍按照50 Hz计算,则加速度大小的测量值比真实值偏大 6.用打点计时器研究小车速度随时间的变化规律,得到如图所示的一条纸带: (1)小车做　　　　直线运动。(选填“匀速”或“变速”)  (2)打点计时器接　　　　电源(填“交流”或“直流”)。已知交流电源的频率是50 Hz,则A、B两点间的时间间隔为　　　s。  (3)测得AB=7.6 cm,BC=9.7 cm,则打B点时小车的瞬时速度为　　　 m/s。(结果保留两位有效数字)  能力提升练 题组一　利用纸带研究物体的运动 1.(多选题)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中,某同学利用纸带上的数据计算出了各计数点对应时刻小车的瞬时速度。然后他以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系,共描出了10个点,并画出了小车运动的v-t图像。如图所示。针对该同学作出的v-t图像,他所在的实验小组的其他四位同学分别交流了自己的看法,以下四种看法中,你认为有道理的是 (　　) A.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 B.与直线偏差较小的点(C、E、J)可能是实验偶然误差造成的,而偏离直线较远的点(B、G)则可能是实验中出现失误造成的 C.这10个点中,有5个点虽然不在一条直线上但它们紧挨在某条直线附近,只有G和B两个点离这条直线较远,故该同学作的v-t图像是正确的 D.在这10个点中,有5个点(A、D、F、H、I)能画出一条直线,其余5个点都不在该直线上,这条直线肯定不能表示小车的速度随时间变化的规律 题组二　利用纸带求物体的速度和加速度 2.用打点计时器测速度的实验中,如图所示为一次记录小车运动情况的纸带,图中A、B、C、D、E为依次先后相邻的计数点,图中数值的单位为cm。相邻计数点间还有4个点没有标记,所用交流电频率为50 Hz。 (1)小车做　　　　　　运动;(选填“匀速直线”“匀加速直线”或“匀减速直线”)  (2)计算vC=　　　　m/s,vE=　　　　m/s。(结果保留三位有效数字)  3.某同学利用如图1所示的装置探究小车速度随时间变化的规律。打点计时器的频率为50 Hz。 (1)在下列仪器和器材中,还需要使用的有　　　　(填选项前的字母)。  A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 (2)图2是实验中打出的一段纸带,在打出的点中,从O点开始每隔4个点取1个计数点,分别记为A、B、C、D、E、F,相邻计数点间的距离已在图中标出。根据图中所给数据,可判断小车是否做匀加速直线运动,每两个计数点之间的时间间隔为　　　　s。  (3)打点计时器打下计数点C时,小车的瞬时速度vC=　　　　m/s。(结果保留两位小数)  (4)经过合理的数据处理后,可以求得小车的加速度a=　　　　m/s2。(结果保留三位有效数字)  题组三　利用频闪照片求物体的速度和加速度 4.频闪照相技术是研究物体运动常用的实验手段,在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪灯每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光,照亮运动的小球,于是胶片上记录了小球在几个闪光时刻的位置。如图所示是小球下落时的频闪照片示意图,已知频闪灯每隔0.04 s闪光一次,照片中的数字是由竖直放置的刻度尺得到的距离。利用上述信息回答下列问题: (1)小球下落至A点时的速度大小为　　　　m/s(结果保留3位有效数字),像A上方还有　　　　个小球的像。  (2)小球下落的加速度大小为　　　　m/s2(结果保留3位有效数字)。  5.如图所示是小球沿斜面滚下的频闪照片,照片中每两个相邻位置的时间间隔是0.1 s,这样便记录了小球运动的时间。设开始时的位置为0,从0向下依次为位置1、2、3、…,小球运动的位移可以用刻度尺测量。小球在位置1、2、3、4的速度分别最接近　　　　　　m/s、　　　　m/s、　　　　m/s、　　　　m/s,小球滚下过程的加速度大小为　　　　m/s2。(小数点后保留两位数字)  题组四　利用光电门求物体的速度和加速度 6.某同学利用气垫导轨研究物体做匀变速运动的规律。如图所示,他将滑块从O点由静止释放(遮光片固定在滑块上),发现遮光片通过AB所用时间与通过BC所用时间都等于0.5 s,测得AB=24 cm,BC=32 cm,则遮光片经过光电门B时的速度为　　　　m/s。若遮光片宽度d=2 mm,遮光片经过光电门C的遮光时间为2.78 ms,则遮光片经过C时的速度为　　　　m/s。由以上信息可求得滑块的加速度为　　　　m/s2。(结果均保留两位有效数字)  7.如图所示是用光电门传感器测定小车瞬时速度的情景,轨道上a、c间距离恰等于小车长度,b是ac中点。某同学采用不同的挡光片做了三次实验,并对测量精确度加以比较。挡光片安装在小车中点处,光电门安装在c点,它测量的是小车前端P抵达　　　　(选填“a”“b”或“c”)点时的瞬时速度;若每次小车从相同位置由静止释放,记录数据如表所示,那么测得瞬时速度较精确的值为　　　　m/s。  次序 挡光片宽度/m 挡光时间/s 速度/(m·s-1) 1 0.080 0.036 2.22 2 0.040 0.020 2.00 3 0.020 0.0105 1.90 答案与分层梯度式解析 第2章　匀变速直线运动 第3节　实验中的误差和有效数字 第4节　科学测量做直线运动物体的瞬时速度 基础过关练 1.A　一个物体长为123.6 cm,最后的一位0.6 cm是估读的,所以采用的测量工具的分度值是1 cm,故A正确;0.92 cm有两位有效数字,而0.920 cm有三位有效数字,它们的含义是不同的,故B错误;多次测量求平均值可以减小偶然误差,不能减小系统误差,故C错误;有效数字是从左边数第一个不为0的数字开始的,0.082 cm有两位有效数字,故D错误。 2.C　刻度尺的分度值为1 mm,应再估读一位数字,所以记录数据应为3.00 cm。故C正确。 3.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,为了尽可能利用纸带,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A、C正确;打点计时器应放在长木板的没有滑轮一端,故B错误;电火花打点计时器应使用220 V交流电源,故D错误。故选A、C。 4.D　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,它们每隔0.02 s打一个点,则直接测量的物理量是时间,故选D。 5.BC　由图可知,纸带上从左到右相邻两点的间距逐渐增加,可知纸带的左侧与小车相连,选项A错误;D点的瞬时速度大小为vD== m/s=0.34 m/s,选项B正确;运动小车的加速度大小为a== m/s2=0.40 m/s2,选项C正确;若电源实际频率高于50 Hz,则T偏小,根据a=可知,计算时仍按照50 Hz计算,则加速度大小的测量值比真实值偏小,选项D错误。故选B、C。 6.答案　(1)变速　(2)交流　0.04　(3)2.2 解析　(1)依据纸带可知,点间距不相等,则纸带做变速直线运动。 (2)打点计时器接交流电源。相邻两计时点间的时间间隔为T==0.02 s,则A、B两点间的时间间隔tAB=2×0.02 s=0.04 s。 (3)打B点时小车的瞬时速度vB=≈2.2 m/s。 能力提升练 1.BC　由于实验存在误差,所以这10个点中有5个点不在直线上但它们均匀分布在直线两侧,只有G和B两个点离直线较远。用一条倾斜直线进行连接,这条直线通过大部分的点,不在直线上的点在两侧均匀分布,此条直线可以表示小车的速度随时间变化的规律;与直线偏差较小的点(C、E、J)可能是实验误差造成的,而偏离直线较远的点(B、G)则可能是由于实验中出现失误。故选B、C。 2.答案　(1)匀加速直线　(2)2.64　5.16 解析　(1)由题意可知,xBC=(27.60-7.50) cm=20.1 cm,xCD=(60.30-27.60) cm=32.7 cm,xDE=(105.60-60.30) cm=45.3 cm, 相邻相等时间内的位移差Δx=12.6 cm为常数,因此小车做匀加速直线运动。 (2)匀加速直线运动中,根据时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,有: vC==×10-2 m/s=2.64 m/s 同理,vD==×10-2 m/s=3.9 m/s 根据vD=,解得:vE=5.16 m/s 3.答案　(1)AC　(2)0.1　(3)1.02　(4)2.03 解析　(1)探究小车速度随时间变化的规律实验中,打点计时器需使用电压合适的50 Hz交流电源,需使用刻度尺测量纸带上两点间的距离,不需要测量时间,故不需要秒表。故还需要使用的有A、C。 (2)每两个计数点之间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s (3)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程平均速度,打下计数点C时,小车的瞬时速度为 vC==×10-2 m/s≈1.02 m/s (4)根据逐差法求出小车的加速度为 a==×10-2 m/s2≈2.03 m/s2 4.答案　(1)1.17　3　(2)9.75 解析　(1)(2)根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度,则有 vB== m/s=1.56 m/s 根据匀变速直线运动推论Δx=aT2 可得a== m/s2=9.75 m/s2 小球下落至A点时的速度大小为 vA=vB-aT=1.56 m/s-9.75×0.04 m/s=1.17 m/s 根据vA=at 可得t== s=0.12 s=3×0.04 s 可知像A上方还有3个小球的像。 导师点睛　频闪照相是研究变速直线运动的实验手段之一。照相机的快门置于常开状态,频闪灯每隔一定的时间发出一次短暂而强烈的闪光,照亮运动的物体,于是照相机就记录了物体在几个闪光时刻的位置,其本质与打点计时器在纸带上每隔一定的时间打点是相同的。 5.答案　0.90　1.30　1.70　2.10　4.00 解析　利用题图中给出的数据,可以求得各段的平均速度。每两个相邻位置的时间间隔为0.1 s,而一小段时间内的平均速度可以表示这段时间中间时刻的瞬时速度,则有 v1== m/s=0.90 m/s, v2== m/s=1.30 m/s, v3== m/s=1.70 m/s, v4== m/s=2.10 m/s, 以位置0对应时刻为0时刻,由以上数据作出v-t图像如图所示。 在v-t图像上取相距较远的两点:v0=0.50 m/s,t0=0,v4=2.10 m/s,t4=0.4 s,则a=== m/s2=4.00 m/s2,故小球滚下过程的加速度大小为4.00 m/s2。 6.答案　0.56　0.72　0.32 解析　遮光片经过光电门B时的速度为vB= m/s=0.56 m/s,遮光片经过光电门C时的速度为vC== m/s≈0.72 m/s,滑块的加速度为a== m/s2=0.32 m/s2。 7.答案　b　1.90 解析　挡光片安装在小车中点处,光电门安装在c点,当挡光片到达光电门处时,小车前端P刚好抵达b点,故它测量的是小车前端P抵达b点时的瞬时速度。光电门测速的原理是:用极短时间内的平均速度代替中间某时刻的瞬时速度,即用挡光片的宽度除以挡光片通过光电门的时间,用挡光片通过光电门的平均速度近似表示小车运动的瞬时速度,所以挡光片宽度越小,通过光电门的时间越短,平均速度越接近瞬时速度,从数据可知,测量瞬时速度较精确的是第3次实验,故精确的瞬时速度为1.90 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $$