2025-2026学年高一寒假假期作业实验专题：实验 探究小车速度随时间变化的规律

高中物理必修第一册假期作业 实验：探究小车速度随时间变化的规律（实验专题）答案 1.(1)C、I　(2)C　先启动电磁打点计时器，再放开小车　BECDA 解析　(1)在本实验中，不需要测量小车和钩码的质量，因此不需要天平，电磁打点计时器使用的是低压交流电源，因此不需要低压直流电源，同时电磁打点计时器记录了小车的运动时间，因此不需要秒表。测量点迹间的距离需要刻度尺，所以还需要的器材是：C、I。 (2)以上步骤有错误的是C，应先启动电磁打点计时器，再放开小车。 根据组装器材、进行实验、数据处理的顺序知，操作步骤顺序为：BECDA。 2.答案　(1)　(2)见解析图　0.40　(3)不受影响 (1)利用某一小段时间内的平均速度代替中间时刻的瞬时速度,可得vF＝。 (2)用描点法作出v-t图像,由图线的斜率求出加速度a＝＝0.40 m/s2。 (3) 交变电源的电压变化,频率没有变化,因此并不改变电火花计时器的打点周期,故加速度的测量值不受影响。 3.　(1)DBCA　(2)10.50　(3)0.275　0.50 解析　(1)根据实验原理，实验步骤的正确顺序是：DBCA。 (2)根据O、F两点在刻度尺上的位置可读出OF的长度为10.50 cm。 (3)打E点时的瞬时速度是DF段的平均速度 vE＝＝＝0.275 m/s。 根据匀变速直线运动规律和逐差法处理数据 a＝＝m/s2＝0.50 m/s2。 4.答案　(1)见解析图　y　(2)b　(3)2.0 (1)分别取a、b、c、d、e 5段的上方中点并连线,得到的即为v-t图像,如图所示,y轴相当于v轴。 (2)t＝0.15 s是BC时间段的中间时刻,要求t＝0.15 s时的瞬时速度,只需要测出b段纸带的长度sb,然后由＝即可得到t＝0.15 s时的瞬时速度。 (3)a、e段各自中间时刻的瞬时速度分别为va＝,ve＝,又Δt＝0.4 s,根据a＝得a＝2.0 m/s2。 5.　(1)0.64　(2)4.25　(3)大 解析　(1)由于每打5个点(每隔四个点)取一个计数点，则相邻计数点间的时间间隔为T0＝5T＝5×0.02 s＝0.1 s 由于第3个计数点没有画出，且共有4个位移段，根据s4－s1＝3aT02 解得a＝＝ m/s2＝0.64 m/s2 (2)根据s4－s1＝3aT02，s2－s1＝aT02，解得s2＝4.25 cm (3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49 Hz，而实验的同学仍然采用50 Hz运算，则运算时相邻计数点间的时间间隔T0偏小，根据上述，可知加速度的测量值比实际值偏大。 6　(1)13.0　0.48　(2)见解析图　0.77 解析　(1)根据题图甲，从A点算起，小球在D位置时的位移大小为13.0 cm，速度大小为vD＝＝ m/s≈0.48 m/s。 (2)作出小球的速度—时间图像如图所示 由图像斜率可求出小球运动的加速度大小为 a＝ m/s2≈0.77 m/s2。 7　(1)C　(2)0.6 解析　(1)因为Δs＝s12－s01＝6.0 mm，故s45－s12＝3×6.0 mm，故s45＝54.0 mm，故C是从A上撕下的那段纸带。 (2)根据Δs＝aT2，解得：a＝＝ m/s2＝0.6 m/s2。 8　(1)220　(2)A　(3)f　(4)2.0 解析　(1)电火花计时器所接电源是220 V的交流电源。 (2)实验开始时，应该让小车靠近打点计时器，充分利用纸带，A正确；应该先接通打点计时器的电源，打点稳定后再放开小车，B错误；为了得到更精确的实验结果，测量打出的纸带数据，应使用最小刻度为毫米的刻度尺，C错误。 (3)已知电源频率为f，则打点的时间间隔为T＝，每相邻两计数点之间还有4个点未画出，相邻两个计数点之间的时间间隔5T，在计数点3所代表的时刻，小车运动的瞬时速度v3＝＝f。 (4)小车的加速度大小a＝≈2.0 m/s2。 9.答案:(1)5.40　12.00　(2)0.21　(3)0.60 (1)由毫米刻度尺的刻度可知d3＝5.40 cm,d5＝12.00 cm。 (2)小车通过计数点“2”的瞬时速度可用计数点“1”“3”间的平均速度表示,则v2＝＝0.21 m/s。 (3)小车通过计数点“4”的瞬时速度v4＝＝0.33 m/s,则小车加速度大小a＝＝＝0.60 m/s2。 10.答案:(1)细线与平板不平行　(2)打点计时器接的是直流电源　(3)释放小车前,小车离打点计时器的距离太远 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理必修第一册假期作业 实验：探究小车速度随时间变化的规律（实验专题）试卷 第一部分 实验过程 一、实验原理 1．求某点的瞬时速度 根据平均速度法求出各计数点的速度。vn＝，T为相邻两计数点间的时间。 2．求加速度 利用v－t图像或逐差法求加速度。 二、实验器材 打点计时器、纸带、复写纸、交变电源、小车、细绳、一端附有定滑轮的长木板、刻度尺、钩码、导线等。 三、实验步骤 1．如图所示，把一端附有定滑轮的长木板平放在实验桌上，将滑轮端伸出桌面。将打点计时器固定在木板上没有滑轮的一端，连接好电路(若使用电磁打点计时器，接4～6 V的低压交流电源；若使用电火花计时器，接220 V的交流电源)。 2．在让纸带穿过打点计时器的限位孔后，将其一端夹在小车尾部正中央。把小车靠近打点计时器，在小车前端系上细绳。细绳、纸带与长木板平行，且细绳、纸带、限位孔要在一条直线上。细绳长度略短于定滑轮离地的高度。细绳跨过定滑轮，挂上适量的钩码。 3．启动打点计时器，然后释放小车(均选填“释放小车”或“启动打点计时器”)，让它拖着纸带运动，适时阻止小车与滑轮相碰。及时关闭电源，更换纸带，重复做三次。 四、数据处理 1．挑选纸带并测量 选择点迹清楚、没有漏点的纸带，舍弃开始点迹密集的一段，找一个合适的点作为开始点。为了测量方便和提高测量精度，把每打五次点的时间作为时间单位，则时间间隔T＝0.02 s×5＝0.1 s。 确定恰当的计数点，并标上序号0,1,2,3，…，如图所示。每两个相邻计数点间的距离分别为s1，s2，s3…。 2．设计实验数据记录表格，分析处理数据。 3．瞬时速度、加速度的计算和记录 (1)利用＝，求得对应每一计数点的小车瞬时速度vi，填入设计的表格中。 (2)求加速度 ①利用逐差法 由a1＝，a2＝，a3＝，分别求得a1、a2、a3，并将计算结果填入表中。小车做匀变速直线运动的加速度的平均值＝＝。 实验数据记录表 计数点 位移s/m 速度v/(m·s－1) 加速度a/(m·s－2) 0 1 s1＝______________ v1＝＝______ 2 s2＝_____________ v2＝＝_______ 3 s3＝______________ v3＝＝_______ 4 s4＝_____________ v4＝＝_______ a1＝＝_______ 5 s5＝______________ v5＝＝_______ a2＝＝_______ 6 s6＝______________ a3＝＝______ ②利用v－t图像的斜率：a＝。 如图所示，根据每一个计数点对应的时间和小车的瞬时速度，在v－t坐标系中作出最佳拟合曲线(或直线)，尽量让各数据对称分布在这条曲线(或直线)的两侧。 选取图线中容易读取的两个点(t1，v1)和(t2，v2)，根据k＝求得直线的斜率，即为小车运动的加速度a。 五、注意事项 1．开始释放小车时，应使小车靠近(选填“靠近”或“远离”)打点计时器。 2．先启动打点计时器，待打点稳定后，再释放小车(均选填“启动打点计时器”或“释放小车”)。 3．打点完毕，立即关闭电源。 4．选取一条点迹清晰的纸带，舍弃点迹密集部分，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。 5．在坐标纸上画v－t图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图像尽量占满坐标纸。 6．利用描出的点作v－t图像时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应作一条平滑的曲线或直线，使大多数点在曲线(或直线)上，不在线上的点对称分布在曲线(或直线)两侧，个别离线较远的点应舍去。 第二部分 针对训练 1.在“研究匀变速直线运动”的实验中， (1)下列给出的器材中，有一部分已经选好了，请选出还需要的器材。 A．电磁打点计时器　B．天平　C．低压交流电源 D．低压直流电源　E．细绳和纸带　F．钩码和小车 G．秒表　H．一端有滑轮的长木板　Ι.刻度尺 选出的器材有AEFH，还需要________。 (2)某同学按照以下步骤进行操作： A．换上纸带重复做三次，选择一条较为理想的纸带； B．将电磁打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上电源； C．把小车停在靠近电磁打点计时器的地方，先放开小车，再启动电磁打点计时器； D．断开电源，取下纸带； E．把一条细绳拴在小车前端，细绳跨过滑轮挂上钩码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过电磁打点计时器。 以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为________；步骤合理的顺序是________(填步骤前的字母)。 2.在探究小车速度随时间的变化规律的实验时,某同学得到一条用电火花计时器打下的纸带,如图所示,并在其中取了A、B、C、D、E、F、G连续的7个计数点,每相邻两个计数点间还有4个点没有画出,电火花计时器接在220 V、50 Hz的交变电源上。 (1)设电火花计时器的打点周期为T,计算F点对应的瞬时速度vF的表达式为vF＝　　　　。  (2)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,并填入表中。以A点对应的时刻为t＝0时刻,在坐标系中选择合理标度,作出v-t图像,并利用该图像求出小车的加速度a＝　　　　m/s2(保留两位有效数字)。  对应点 B C D E F 速度/ (m·s-1) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 (3)如果当时交变电源的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值　　　　(选填“受影响”或“不受影响”)。  3.在“测量匀变速直线运动的加速度”实验中，用如图所示实验仪器进行实验。 (1)部分实验步骤如下： A．实验完毕，关闭电源，取出纸带 B．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连，让纸带穿过限位孔 C．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 D．把打点计时器固定在长木板上，并接上电源 上述实验步骤的正确顺序是：________(用字母填写)； (2)某同学得到一条用打点计时器打下的纸带，并在其上取了O、A、B、C、D、E、F共七个计数点(图中每相邻两个计数点间还有四个打点计时器打下的点未画出)。打点计时器接的是50 Hz的低压交流电源。他将一把毫米刻度尺放在纸带上，其零刻度和计数点O对齐，从刻度尺上直接读取数据记录在表中。 线段 OA OB OC OD OE OF 数据/cm 0.49 1.50 3.00 5.00 7.51 表中OF的长度为________cm； (3)打点计时器打E点时小车速度为vE＝________m/s(结果保留3位有效数字)；小车的加速度a＝________m/s2(结果保留2位有效数字)。 4.在探究“小车速度随时间变化的规律”的实验中,打点计时器接在50 Hz的低压交流电源上,某同学在打出的纸带上每5个点取一个计数点,共取了A、B、C、D、E、F六个计数点,如图甲所示。从每一个计数点处将纸带剪开分成五段(分别为a、b、c、d、e段),将这5段纸带由短到长紧靠,但不重叠地粘在xOy坐标系中,如图乙所示,由此可以得到一条表示v-t关系的图像。 (1)请在图乙中用最简洁的方法作出能表示v-t关系的图像(作答在图上),其　　　(选填“x”或“y”)轴相当于v轴。  (2)从第一个计数点开始计时,为求出0.15 s时刻的瞬时速度,需要测出　　　　(选填“a、b、c、d、e”中的一个)段纸带的长度。  (3)若测得a段纸带的长度为2.00 cm,e段纸带的长度为10.00 cm,则可求出加速度的大小为　　　m/s2。  5.在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，接在周期为T＝0.02 s低压交流电源上的打点计时器，在纸带做匀加速直线运动时打出的一条纸带，如图所示，图中所示的是每打5个点(每隔四个点)所取的计数点，但第3个计数点没有画出。由图中的数据可求得： (1)该小车的加速度为________ m/s2；(保留两位有效数字) (2)第3个计数点与第2个计数点的距离为________ cm； (3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝49 Hz，而做实验的同学并不知道，则加速度的测量值比实际值偏________。(填“大”或“小”) 6.一小球在斜面上由静止开始做匀加速直线运动，现用相机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并标明了小球的位置编号。 如图甲所示，A恰为小球刚开始运动瞬间的位置，从此时开始计时，相机连续两次曝光的时间间隔均为0.2 s，小球从A到E位置的运动过程中经过各位置的速度分别如下表所示： 位置 A B C D E 速度/ (m·s－1) 0 0.15 0.28 0.61 (1)根据图甲，从A点算起，小球在D位置时的位移大小为________ cm，速度大小为_____ m/s (保留两位有效数字)。 (2)在图乙所示的坐标纸上描出D位置的速度，保留描点痕迹，作出小球的速度—时间图像，由图像求出小球运动的加速度是________ m/s2(保留两位有效数字)。 7．某同学在测量匀变速直线运动的加速度时，得到了几条较为理想的纸带。他已在每条纸带上按每5个点取一个计数点，即两计数点之间的时间间隔为0.1 s，依打点先后编为0、1、2、3、4、5。由于不小心，几条纸带都被撕断了，如图所示。请根据给出的A、B、C、D四段纸带回答： (1)在B、C、D三段纸带中选出从纸带A上撕下的那段应该是________。(填字母) (2)打A纸带时，物体的加速度大小是________ m/s2。 8.利用如图甲所示的装置探究小车做匀变速直线运动的速度随时间变化的规律。 (1)电火花计时器所接电源是________V的交流电源。 (2)下列实验操作，正确的是________。 A．实验开始时，应该让小车靠近打点计时器 B．应该先放开小车，后接通打点计时器的电源 C．为了得到更精确的实验结果，测量打出的纸带数据，应使用最小刻度为厘米的刻度尺 (3)已知实验所使用电源的频率为f，图乙给出了该次实验中得到的一条纸带，其中1、2、3、4、5、6、7都为计数点，每相邻两计数点之间还有4个点未画出。测得相邻两计数点间的距离s1、s2、s3、s4、s5、s6。在计数点3所代表的时刻，小车运动的瞬时速度大小v3＝________。(用题中给出的字母表示) (4)若其中s1＝5.00 cm、s2＝7.10 cm、s3＝9.10 cm、s4＝11.20 cm、s5＝12.70 cm、s6＝15.10 cm，使用电源的频率为50 Hz，则小车的加速度大小为________m/s2。(保留两位有效数字) 9.在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,用打点周期为0.02 s的打点计时器打出的记录小车运动的纸带如图所示,在纸带上选择0、1、2、3、4、5共6个计数点,相邻两计数点之间还有四个点未画出,纸带旁并排放着带有最小分度为毫米的刻度尺,零刻度线跟“0”计数点对齐。由图可以读出三个计数点1、3、5到0点的距离d1、d3、d5。 (1)d1＝1.20 cm,d3＝　　　 cm,d5＝　　　 cm;  (2)计算小车通过计数点“2”的瞬时速度大小v2＝　　　　 m/s;(结果保留两位有效数字)  (3)小车的加速度大小a＝　　　　 m/s2。(结果保留两位有效数字)  10.用电磁打点计时器、平板(光滑)、小车等器材探究小车速度随时间变化的规律,如图所示是某同学即将释放小车之前的实验装置图。该装置图中有3处明显错误,它们分别是: (1)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  (2)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  (3)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  学科网（北京）股份有限公司 $