2.6 学生实验：测量运动物体的速度和加速度 同步作业-2025-2026学年高一上学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

第六节 学生实验：测量运动物体的速度和加速度 同步作业 一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 学生实验“测量运动物体的速度和加速度”中，测量匀变速直线运动物体的速度，核心原理是（ ） A. v = s/t B. v = v₀ + at C. x = v₀t + ½at² D. v² - v₀² = 2ax 2. 下列器材中，不能用于测量运动物体速度和加速度的是（ ） A. 刻度尺 B. 秒表 C. 弹簧测力计 D. 打点计时器 3. 机械加工中，测量机床零件的匀速直线运动速度，若测得零件在5s内通过的路程为10m，则其速度v为（ ） A. 0.5m/s B. 2m/s C. 5m/s D. 50m/s 4. 学生实验中，用打点计时器测量物体的加速度，相邻两个计数点间的时间间隔为0.1s，若相邻计数点间的位移差为0.2m，则物体的加速度a为（ ） A. 10m/s² B. 20m/s² C. 0.2m/s² D. 0.1m/s² 5. 关于打点计时器的使用，下列说法正确的是（ ） A. 打点计时器只能测量匀速直线运动的速度 B. 打点计时器打出的点越密集，物体运动速度越大 C. 实验前需先接通电源，再释放纸带 D. 打点计时器不需要固定在实验台上 6. 建筑施工中，测量升降机的匀加速上升加速度，测得升降机在2s内速度从2m/s增大到6m/s，则其加速度a为（ ） A. 2m/s² B. 4m/s² C. 8m/s² D. 12m/s² 7. 学生实验中，测量物体的平均速度，下列说法正确的是（ ） A. 平均速度等于初速度和末速度的平均值 B. 平均速度等于总路程与总时间的比值 C. 测量路程时，刻度尺的零刻度线不需要与起点对齐 D. 测量时间时，秒表不需要估读 8. 机械加工中，若要精确测量零件的瞬时速度，可采用的方法是（ ） A. 测量一段路程和对应时间，用v = s/t计算 B. 用打点计时器测量相邻两点间的平均速度近似代替瞬时速度 C. 用弹簧测力计测量 D. 直接用秒表测量 9. （提升题）学生实验中，用打点计时器打出的纸带，若某段时间内的位移为x₁，紧接着相同时间内的位移为x₂，时间间隔为T，则物体的加速度a为（ ） A. a = (x₂ - x₁)/T B. a = (x₂ - x₁)/T² C. a = (x₁ - x₂)/T D. a = (x₁ - x₂)/T² 10. （提升题）建筑施工中，测量塔吊吊臂端点的线速度，已知吊臂长度r=5m，吊臂每分钟转动12圈，则端点的线速度v为（ ） A. π m/s B. 2π m/s C. 5π m/s D. 10π m/s 二、填空题（共5小题，每空2分，共20分） 11. 测量运动物体的速度，核心原理是________，平均速度的计算公式为________，瞬时速度可通过测量________的平均速度近似代替。 12. 学生实验中，常用的测量速度和加速度的器材有________、________和打点计时器，其中打点计时器可记录物体运动的________和________。 13. 机械加工中，测量零件的匀加速直线运动，测得零件初速度v₀=1m/s，经过3s后速度v=7m/s，则零件的加速度a=________m/s²，这段时间内的平均速度v=________m/s。 14. 用打点计时器测量加速度时，若相邻两个计数点间的时间间隔为T，连续相等时间内的位移分别为x₁、x₂、x₃，则加速度的计算公式为________，这种方法叫做________法。 15. （提升题）建筑施工中，测量升降机的运动，测得升降机在第1s内的位移为2m，第2s内的位移为4m，第3s内的位移为6m，则升降机的加速度a=________m/s²，第2s末的速度v₂=________m/s。 三、判断题（共5小题，每小题2分，共10分，对的打“√”，错的打“×”） 16. 测量运动物体的速度时，路程测量的误差越大，速度计算的误差就越大。（ ） 17. 打点计时器打出的纸带，相邻两点间的时间间隔是固定不变的。（ ） 18. 匀变速直线运动中，平均速度等于初速度和末速度的平均值，也等于总位移与总时间的比值。（ ） 19. 机械加工中，测量零件的加速度，只需要测量零件的初速度和末速度即可，不需要测量时间。（ ） 20. （提升题）实验中，为了减小误差，应多次测量取平均值，且刻度尺测量路程时要估读到分度值的下一位。（ ） 四、简答题（共2小题，每小题10分，共20分） 21. 简述学生实验“测量运动物体的速度和加速度”的实验原理，结合机械建筑类场景，说明实验器材的选择依据，并列举1个实验操作中需要注意的事项。 22. （提升题）结合机械加工场景，举例说明如何测量匀变速直线运动零件的加速度，写出测量步骤和加速度的计算方法，并分析实验中可能产生误差的原因（至少2点）。 五、综合运用题（共1小题，10分） 23. 学生实验中，用打点计时器测量某机床零件的匀加速直线运动，已知打点计时器的打点周期为0.02s，选取纸带中连续的6个计数点，相邻两个计数点间有4个点未画出，各计数点到起点的距离如下表所示（单位：cm），g=10N/kg，回答下列问题： 计数点：1 2 3 4 5 6 距离：0.00 0.50 1.50 3.00 5.00 7.50 （1）求相邻两个计数点间的时间间隔T； （2）计算计数点2、3、4、5对应的瞬时速度v₂、v₃、v₄、v₅； （3）根据上述瞬时速度，计算零件的加速度a； （4）结合机械加工场景，说明精确测量零件加速度的实际意义，并提出1个减小实验误差的改进方法。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共30分） 1. A 解析：测量速度的核心原理是速度等于路程与时间的比值，即v = s/t；B、C、D是匀变速直线运动的公式，用于加速度计算或速度推导，A正确。 2. C 解析：刻度尺测量路程，秒表测量时间，打点计时器记录时间和位移，均可用于速度和加速度测量；弹簧测力计测量力，不能测量速度和加速度，C正确。 3. B 解析：根据v = s/t，代入数据v=10m/5s=2m/s，B正确。 4. B 解析：匀变速直线运动中，相邻相等时间内的位移差Δx = aT²，代入数据a=Δx/T²=0.2m/(0.1s)²=20m/s²，B正确。 5. C 解析：A错误，打点计时器可测量匀变速直线运动的速度和加速度；B错误，点越密集，速度越小；C正确，实验操作顺序为先接通电源、再释放纸带；D错误，打点计时器需固定在实验台上，保证纸带运动顺畅。 6. A 解析：根据加速度公式a=(v - v₀)/t，代入数据a=(6m/s - 2m/s)/2s=2m/s²，A正确。 7. B 解析：A错误，只有匀变速直线运动的平均速度等于初末速度的平均值；B正确，平均速度的通用公式为总路程与总时间的比值；C错误，刻度尺零刻度线需与起点对齐，若未对齐需减去起始刻度；D错误，秒表测量时间需估读。 8. B 解析：A是测量平均速度的方法；B正确，用打点计时器测量相邻两点间的平均速度，当两点间距极小时，可近似代替瞬时速度；C、D无法测量瞬时速度。 9. B 解析：根据匀变速直线运动的推论Δx = aT²，可得a=(x₂ - x₁)/T²，B正确。 10. B 解析：吊臂每分钟转动12圈，周期T=60s/12=5s；线速度v=2πr/T，代入数据v=2π×5m/5s=2π m/s，B正确。 二、填空题（每空2分，共20分） 11. v = s/t；v = s/t；极短时间内（或极短路程内） 12. 刻度尺；秒表；时间；位移 13. 2；4 解析：a=(v - v₀)/t=(7m/s - 1m/s)/3s=2m/s²；v=(v₀ + v)/2=(1m/s + 7m/s)/2=4m/s。 14. a=(x₃ - x₁)/(2T²)（或a=(x₂ - x₁)/T²）；逐差 15. 2；5 解析：题目中第1s、第2s、第3s位移分别为2、4、6，Δx=2m，a=Δx/T²=2/1=2m/s²；第2s末速度v₂=v₀ + a×2s，v₀=1m/s（由x₁=v₀t + ½at²，2=v₀×1 + ½×2×1²，v₀=1m/s），v₂=1 + 2×2=5m/s，故答案为2；5。 三、判断题（每小题2分，共10分） 16. √ 解析：速度计算依赖路程和时间，路程测量误差越大，速度计算误差越大，正确。 17. √ 解析：打点计时器的打点周期由电源频率决定，频率固定，相邻两点间时间间隔不变，正确。 18. √ 解析：匀变速直线运动中，平均速度有两个计算公式，即(v₀ + v)/2和s/t，二者相等，正确。 19. × 解析：加速度公式a=(v - v₀)/t，需要测量初速度、末速度和运动时间，缺一不可，错误。 20. √ 解析：多次测量取平均值、刻度尺估读到分度值下一位，均可减小实验误差，正确。 四、简答题（每小题10分，共20分） 21. 实验原理：测量速度的原理是v = s/t，通过测量物体运动的路程s和对应时间t，计算平均速度；测量加速度的原理是匀变速直线运动的推论Δx = aT²，通过打点计时器记录连续相等时间内的位移，计算加速度（4分）。 器材选择依据：机械建筑类场景中，零件运动多为直线运动，刻度尺可测量零件运动的路程，秒表可测量运动时间，打点计时器可精确记录时间和位移，适合测量匀变速直线运动的速度和加速度，满足实验精度和专业场景需求（4分）。 注意事项：实验前需检查打点计时器的电源是否正常，纸带是否平整，确保纸带运动时不受摩擦；或测量路程时，刻度尺需与零件运动方向平行，零刻度线与起点对齐（2分，合理即可）。 22. 举例：机械加工中，测量机床零件沿导轨做匀加速直线运动的加速度（2分）。 测量步骤：① 将打点计时器固定在机床导轨一端，纸带一端固定在零件上，另一端穿过打点计时器；② 接通电源，待打点稳定后，释放零件，让零件带动纸带做匀加速直线运动，打点计时器在纸带上打出一系列点；③ 关闭电源，取下纸带，选取连续的几个计数点，测量相邻计数点间的距离，记录数据；④ 根据数据计算加速度（3分）。 计算方法：选取连续相等时间间隔T内的位移x₁、x₂、x₃，利用逐差法，a=(x₃ - x₁)/(2T²)（或a=(x₂ - x₁)/T²）计算加速度（2分）。 误差原因：① 纸带与打点计时器间存在摩擦，导致位移测量不准确；② 刻度尺测量位移时存在读数误差；③ 计数点的选取存在偏差，导致时间间隔或位移测量误差（3分，答出2点即可）。 五、综合运用题（10分） 23. 解：（1）打点周期为0.02s，相邻两个计数点间有4个点未画出，时间间隔：（1分） T=0.02s×5=0.1s（1分）。 （2）瞬时速度近似等于相邻两个计数点间的平均速度，单位换算：距离单位换算为m（1分）； v₂=(x₃ - x₁)/(2T)=(0.0150m - 0.0000m)/(2×0.1s)=0.075m/s； v₃=(x₄ - x₂)/(2T)=(0.0300m - 0.0050m)/(2×0.1s)=0.125m/s； v₄=(x₅ - x₃)/(2T)=(0.0500m - 0.0150m)/(2×0.1s)=0.175m/s； 学科网（北京）股份有限公司 $