2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（知识解读）-2025-2026学年高一上学期物理同步知识点解读与专题训练（人教版必修第一册）

2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律（知识解读）（原卷版） •知识点1 探究小车速度随时间变化的规律 •作业 巩固训练 探究小车速度随时间变化的规律 知识点1 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、槽码、刻度尺、导线、交流电源。 3、实验原理 （1）利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，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，图线的倾斜程度表示加速度的大小，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。 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，下边挂上槽码，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）增减所挂槽码，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。 （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 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 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。 ※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，再放开小车。 （3）打点完毕，立即关闭电源。 （4）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。 （5）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。 （6）要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计数点，即时间间隔为T=0.02×5s=0.1s．要舍掉开头过于密集的点，这样误差小。 （7）在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取要适当，应使图线尽量分布在较大的坐标平面内。 【典例1】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 【典例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 【典例3】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 【变式1-1】如图为某同学使用打点计时器所得到的一条纸带．图中前几个点模糊，因此从O点开始每隔4个点取一个计数点．试根据纸带判断以下说法正确的是（　　） A．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02s B．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1s C．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02s D．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1s 【变式1-2】（多选）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列关于电磁打点计时器的说法中正确的是（    ） A．电磁打点计时器正常工作使用的是低压交流电源 B．打点计时器的打点周期与电压高低有关 C．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 D．应先接通电源，后释放小车 【变式1-3】光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备，如图1所示，S是光源，K是光接收器，当有不透明物体通过光电门时，物体会遮住光源，接收器K接收不到光信号，计时器便开始计时，当物体通过后，接收器K重新接收到光信号，计时结束，即可记录物体通过光电门所用的时间。如图2所示，某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度，小车上安装有遮光板，A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。 (1)若小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度v=　 。 (2)若已知遮光板宽度d=1cm，让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动，两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01s，tB=0.004s，则小车通过A、B两位置的速度分别为vA= m/s，vB= m/s。（结果均保留2位有效数字） (3)由实验可知，小车沿斜面向下做 （选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动。 【变式1-4】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”） 一、单选题 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带，图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（　　） A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．从纸带上不可能求出计数点C对应的速率 C．从纸带上可以求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s 2．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是（  ） A．打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车 B．计时器应使用6伏特以下的直流电源 C．打点频率为50Hz，每四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为 D．实验中应使小车速度尽量小些 3．做变速直线运动的质点经过A点时的速度为3m/s，这表示（　　） A．质点在过A点后1s内的位移是3m B．质点在过A点前1s内的位移是3m C．若质点从A点做减速直线运动，则以后每1s内的位移是3m D．若质点从A点做匀速直线运动，则以后每1s内的位移是3m 4．有一冲刺时身高为的田径运动员正在进行国际比赛，在终点处，有一站在路道终点旁边的摄影记者使用照相机给他拍摄冲刺运动，摄影记者使用的照相机的光圈（控制进光量的多少）是16，快门（曝光时间）是，得到照片后测得其人的高度为，胸前号码布上模糊部分的宽度是，由以上数据可以知道运动员的（　　） A．成绩 B．冲刺速度 C．内平均速度 D．最后1s内的位移 5．百货大楼一、 二楼间有一部正以恒定速度向上运动的自动扶梯，某人以相对扶梯的速度v沿扶梯从一楼向上跑，数得梯子有N1级，到二楼后他又反过来以相对扶梯的速度v沿扶梯向下跑至一楼， 数得梯子有N2级，那么自动扶梯实际级数为（设人计数的速度恒定）（　　） A． B． C． D． 二、多选题 6．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，获得如图所示的纸带，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点的时间间隔为T，、、、、、分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的距离，下列可用来计算打D点时小车速度的表达方式有( ) A． B． C． D． 7．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 三、填空题 8．以下是探究小车速度随时间变化规律的实验的一些步骤，其正确顺序是 ． ①把穿过打点计时器的纸带固定在小车上； ②把打点计时器固定在木板上，并接好电路； ③更换纸带，再做两次； ④把长木板放在桌面上，并使滑轮伸出桌面； ⑤使小车停在打点计时器附近，先接通电源，后放开小车； ⑥将细绳拴在小车上并绕过定滑轮，下面挂上适量的钩码； ⑦断开电源，取出纸带． 四、实验题 9．在“探究小车的速度随时间变化的规律”实验时，打点计时器应接在低压 （填“直流”或“交流”）电源上，每隔0.02s打一次点。如右图所示是某次实验的纸带，舍去前面比较密的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1，2，3．……那么相邻两个计数点之间的时间为 s，各计数点与0计数点之间的距离依次为，，，则物体通过1计数点的速度v1= ，通过2计数点的速度v2= 。（结果均保留两个有效数字） 10．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么： (1)在计时器打出点1、2、3、4、5、6时，小车的速度分别为：v1= m/s，v2= m/s，v3= m/s，v4= m/s，v5= m/s。 (2)在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。( ) (3)分析小车运动速度随时间变化的规律。( ) (4)计算小车的加速度（两种最合理的方法）。( ) 11．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）在实验中，使用打点计时器操作步骤应先 再 （选填“释放纸带”或“接通电源”）； （2）根据运动学有关公式可求得 vB=0.165m/s，vC= m/s，vD=0.263m/s； （3）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） （4）将图线延长与纵轴相交，此交点的物理意义是 。 12．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是 电源（“直流”或“交流”）； （2）关于本实验，下列说法正确的是 ； A．释放纸带的同时，按通电源 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）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。 ①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 m/s（结果保留3位有效数字）； ②该同学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 ，并说明小车速度变化的规律 。 13．在研究匀变速直线运动规律实验中打出的纸带如图所示，每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。点A对准刻度尺0刻线，从刻度尺上读出BCDE到A点距离备用，其中AD两点间距 cm，用读出的数据求打出C点时纸带的速度大小为 m/s（保留3位有效数字）；纸带运动的加速度大小为a= （保留2位有效数字）。 14．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 。 1 / 1 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（知识解读）（解析版） •知识点1 探究小车速度随时间变化的规律 •作业 巩固训练 探究小车速度随时间变化的规律 知识点1 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、槽码、刻度尺、导线、交流电源。 3、实验原理 （1）利用纸带计算瞬时速度：以纸带上某点为中间时刻取一小段位移，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，图线的倾斜程度表示加速度的大小，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。 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，下边挂上槽码，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）增减所挂槽码，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。 （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 0 1 2 3 4 5 6 … 时间t/s 0 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。 ※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，再放开小车。 （3）打点完毕，立即关闭电源。 （4）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。 （5）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。 （6）要区别打点计时器打出的点与人为选取的计数点，一般在纸带上每五个点取一个计数点，即时间间隔为T=0.02×5s=0.1s．要舍掉开头过于密集的点，这样误差小。 （7）在坐标纸上画vt图象时，注意坐标轴单位长度的选取要适当，应使图线尽量分布在较大的坐标平面内。 【典例1】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。 【典例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 【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． 【典例3】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 【详解】（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。 【变式1-1】如图为某同学使用打点计时器所得到的一条纸带．图中前几个点模糊，因此从O点开始每隔4个点取一个计数点．试根据纸带判断以下说法正确的是（　　） A．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02s B．左端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1s C．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.02s D．右端与物体相连，相邻两计数点时间间隔为0.1s 【答案】B 【详解】由物体刚开始运动时速度比较小，点迹比较密集，可判断纸带左端与物体相连，由交流电频率为50Hz，知相邻两计时点时间间隔为，每隔4个点取一个计数点，计数点间的时间间隔 故选B。 【变式1-2】（多选）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列关于电磁打点计时器的说法中正确的是（    ） A．电磁打点计时器正常工作使用的是低压交流电源 B．打点计时器的打点周期与电压高低有关 C．在释放小车前，小车要靠近打点计时器 D．应先接通电源，后释放小车 【答案】ACD 【详解】A．电磁打点计时器正常工作使用的是约8V的低压交流电源，A正确； B．打点计时器的打点周期只与交流电源的频率有关，与电压高低无关，B错误； C．在释放小车前，小车要靠近打点计时器，有利于纸带的充分利用，C正确； D．应先接通电源，后释放小车，有利于纸带的充分利用，D正确。 故选ACD。 【变式1-3】光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备，如图1所示，S是光源，K是光接收器，当有不透明物体通过光电门时，物体会遮住光源，接收器K接收不到光信号，计时器便开始计时，当物体通过后，接收器K重新接收到光信号，计时结束，即可记录物体通过光电门所用的时间。如图2所示，某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度，小车上安装有遮光板，A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。 (1)若小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度v=　 。 (2)若已知遮光板宽度d=1cm，让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动，两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01s，tB=0.004s，则小车通过A、B两位置的速度分别为vA= m/s，vB= m/s。（结果均保留2位有效数字） (3)由实验可知，小车沿斜面向下做 （选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动。 【答案】(1) (2) 1.0 2.5 (3)加速 【详解】（1）小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度为 （2）[1] [2] 小车通过A、B两光电门的速度分别为 （3）因为小车通过B光电门的速度大于通过A 光电门的速度，说明小车下滑时速度越来越大，即小车沿斜面向下做加速运动。 【变式1-4】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。 一、单选题 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带，图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（　　） A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．从纸带上不可能求出计数点C对应的速率 C．从纸带上可以求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s 【答案】C 【详解】A．在“研究匀变速直线运动”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，A错误； BC．根据C点为B与D的中间时刻点，则有 故B错误； 同理可得 故C正确； D．由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出，所以时间间隔应为0.1s，D错误。 故选C。 2．在“练习使用打点计时器”的实验中，下列操作正确的是（  ） A．打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车 B．计时器应使用6伏特以下的直流电源 C．打点频率为50Hz，每四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为 D．实验中应使小车速度尽量小些 【答案】A 【详解】A．打点前，小车应靠近打点计时器，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车，A正确； B．电火花计时器使用220V的交流电源，电磁式打点计时器应使用8伏左右的交流电源，B错误； C．打点频率为50Hz，每四个点取一个计数点，则计数点之间的时间间隔为 C错误； D．实验中应使小车速度适当小些，D错误。 故选A。 3．做变速直线运动的质点经过A点时的速度为3m/s，这表示（　　） A．质点在过A点后1s内的位移是3m B．质点在过A点前1s内的位移是3m C．若质点从A点做减速直线运动，则以后每1s内的位移是3m D．若质点从A点做匀速直线运动，则以后每1s内的位移是3m 【答案】D 【详解】AB．因为质点做变速直线运动，在A点前后1s内的速度都不等于3m/s，则质点在过A点前1s内或后1s内的位移不一定等于3m，故AB错误； C．若质点从A点做减速直线运动，则以后每1s内的速度小于3m/s，所以以后每1s内的位移不是3m，故C错误； D．若质点从A点做匀速直线运动，速度保持不变，由 即知以后每1s内的位移是3m，故D正确。 故选D。 4．有一冲刺时身高为的田径运动员正在进行国际比赛，在终点处，有一站在路道终点旁边的摄影记者使用照相机给他拍摄冲刺运动，摄影记者使用的照相机的光圈（控制进光量的多少）是16，快门（曝光时间）是，得到照片后测得其人的高度为，胸前号码布上模糊部分的宽度是，由以上数据可以知道运动员的（　　） A．成绩 B．冲刺速度 C．内平均速度 D．最后1s内的位移 【答案】B 【详解】AC．根据题意无法得出100m的运动时间，则无法求出100m内的平均速度，因此无法得到运动员100m 成绩，故AC错误； B．人的身高已知，则人的身高与照片的中的比例与人的位移与号码布影像的模糊部分的比值相等，故可求出运动员的位移，因曝光时间较短，故可以用这段时间内的平均速度代替运动员的冲线速度，故B正确； D．最后1s内的平均速度未知，因此无法得到最后1s内的位移，故D错误。 故选B。 5．百货大楼一、 二楼间有一部正以恒定速度向上运动的自动扶梯，某人以相对扶梯的速度v沿扶梯从一楼向上跑，数得梯子有N1级，到二楼后他又反过来以相对扶梯的速度v沿扶梯向下跑至一楼， 数得梯子有N2级，那么自动扶梯实际级数为（设人计数的速度恒定）（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】设为自动扶梯的速度，自动扶梯总级数为N，自动扶梯每级长度为L，上楼时，时间为，则 下楼时，时间为，则 联立解得 故选D。 二、多选题 6．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，获得如图所示的纸带，A、B、C、D、E、F、G为计数点，相邻两计数点的时间间隔为T，、、、、、分别为AB、BC、CD、DE、EF、FG间的距离，下列可用来计算打D点时小车速度的表达方式有(　　) A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】若取CE段的平均速度表示D点小车速度，＝，A、C错误，D正确；若取BF段的平均速度表示D点小车速度，＝，B正确． 【点睛】在匀变速运动中，某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度. 7．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 【详解】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。 三、填空题 8．以下是探究小车速度随时间变化规律的实验的一些步骤，其正确顺序是 ． ①把穿过打点计时器的纸带固定在小车上； ②把打点计时器固定在木板上，并接好电路； ③更换纸带，再做两次； ④把长木板放在桌面上，并使滑轮伸出桌面； ⑤使小车停在打点计时器附近，先接通电源，后放开小车； ⑥将细绳拴在小车上并绕过定滑轮，下面挂上适量的钩码； ⑦断开电源，取出纸带． 【答案】④②①⑥⑤⑦③ 【分析】本题考查实验的基本步骤，按步骤操作即可。 【详解】[1]在实验中，应先固定好木板，再固定打点计时器，将纸带穿过打点计时器并固定在小车上，绕过定滑轮，并挂上适量钩码．准备就绪后应先让小车停在打点计时器附近，然后接通电源，再释放小车，打点结束后关闭电源，更换纸带，再做两次． 四、实验题 9．在“探究小车的速度随时间变化的规律”实验时，打点计时器应接在低压 （填“直流”或“交流”）电源上，每隔0.02s打一次点。如右图所示是某次实验的纸带，舍去前面比较密的点，从0点开始，每5个连续点取1个计数点，标以1，2，3．……那么相邻两个计数点之间的时间为 s，各计数点与0计数点之间的距离依次为，，，则物体通过1计数点的速度v1= ，通过2计数点的速度v2= 。（结果均保留两个有效数字） 【答案】 交流 0.1 0.38 0.53 【详解】[1]打点计时器应接在低压交流电源上。 [2]每隔0.02s打一次点，每5个连续点取1个计数点，相邻两个计数点之间的时间为 T=0.02×5s=0.1s [3]由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得物体经1计数点的速度 [4]物体经2计数点的速度     10．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0、1、2、3、4、5、6都为计数点。测得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么： (1)在计时器打出点1、2、3、4、5、6时，小车的速度分别为：v1= m/s，v2= m/s，v3= m/s，v4= m/s，v5= m/s。 (2)在平面直角坐标系中作出速度—时间图象。( ) (3)分析小车运动速度随时间变化的规律。( ) (4)计算小车的加速度（两种最合理的方法）。( ) 【答案】 0.165 0.214 0.263 0.314 0.363 小车运动的速度随时间均匀增加 0.50m/s2 【详解】(1)[1][2][3][4][5]显然，两相邻的计数点之间的时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1s．对应各点的速度分别为： v1＝＝cm/s＝0.165m/s v2＝＝cm/s＝0.214m/s v3＝＝cm/s＝0.263m/s v4＝＝cm/s≈0.314m/s v5＝＝cm/s＝0.363m/s (2)[6]按照横坐标每0.02s为1个分度，纵坐标每0.02m/s为1个分度建立直角坐标系，根据上面计算出来的各计数时刻的速度值，用描点法即可作出小车运动的v－t图象，如图所示 (3)[7]根据小车运动的v－t图象是一条向上倾斜的直线，可判断小车运动的速度是随时间均匀增加的； (4)[8]根据图像的 斜率表示加速度，有 纸带上有连续相等时间(T=0.1s)内的六段位移，由判别式，结合逐差法有 11．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）在实验中，使用打点计时器操作步骤应先 再 （选填“释放纸带”或“接通电源”）； （2）根据运动学有关公式可求得 vB=0.165m/s，vC= m/s，vD=0.263m/s； （3）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） （4）将图线延长与纵轴相交，此交点的物理意义是 。 【答案】 接通电源 释放纸带 0.214 0.52（0.50~0.54范围内均给分） 开始计时时小车的速度（或小车在打点计时器打A点时的瞬时速度） 【详解】（1）[1][2]为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取实验数据，应先接通电源，再释放纸带。 （2）[3]打C点时小车的瞬时速度等于打B、D两点间小车的平均速度，即 （3）[4]由题意可知0.1s、0.2s、0.3s时刻分别对应vB、vC、vD，描点后作出一条直线使三点尽可能都在直线上或均匀分布在靠近直线的位置，图线如图 [5]v-t图线的斜率表示加速度，则小车运动的加速度为 （4）[6]图线与纵轴交点的物理意义是开始计时时小车的速度（或小车在打点计时器打A点时的瞬时速度）。 12．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是 电源（“直流”或“交流”）； （2）关于本实验，下列说法正确的是 ； A．释放纸带的同时，按通电源 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）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。 ①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 m/s（结果保留3位有效数字）； ②该同学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 ，并说明小车速度变化的规律 。 【答案】 交流 BD/DB 0.280 小车速度随时间均匀变化（或增大） 【详解】（1）[1]常见的打点计时器使用的是交流电源。 （2）[2]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，再释放纸带，故AC错误，B正确； D．纸带上的点迹越密集，说明纸带在单位时间内的位移越小，即纸带运动的速度越小，故D正确。 故选BD。 （3）①[3]相邻两计数点间的时间间隔为 打D点时小车的速度等于C、E之间的平均速度，即 [4]描点作图如图所示。 [5]v-t图像为倾斜直线，说明小车速度随时间均匀变化（或增大）。 13．在研究匀变速直线运动规律实验中打出的纸带如图所示，每两个相邻点之间还有4个打出的点未画出。点A对准刻度尺0刻线，从刻度尺上读出BCDE到A点距离备用，其中AD两点间距 cm，用读出的数据求打出C点时纸带的速度大小为 m/s（保留3位有效数字）；纸带运动的加速度大小为a= （保留2位有效数字）。 【答案】 5.85 0.233 0.75 【详解】[1]刻度尺的最小分度为1mm，要估读到毫米下一位，D点读数为5.85cm，AD两点间距为 5.85cm [2]相邻计数点的时间间隔为 匀变速直线运动某段中间时刻速度等于该段的平均速度，C点的速度等于BD段的平均速度，打出C点时纸带的速度大小为 [3]根据逐差法求纸带运动的加速度为 14．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 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$