2027届高三物理一轮复习专项训练 1.6实验一：探究小车速度随时间变化的规律

**基本信息** 聚焦“探究小车速度随时间变化”实验，构建“基础操作-数据处理-创新应用”三阶方法体系，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |基础实验（考点一）|4题（打点计时器应用）|逐差法求加速度、平均速度代瞬时速度、v-t图像法|从仪器原理（工作电压等）到实验规范（先通电后释放），再到数据处理（逐差法减小误差）递进| |拓展创新（考点二）|5题（频闪/滴水/光电门）|方法迁移（不同装置均用逐差法、图像法）|从传统打点计时器到现代测量技术，体现科学探究中模型建构与证据分析的统一|

2026年新课标 高考总复习 《精讲精练》 第一章　运动的描述　匀变速直线运动的研究 物理 学科网（北京）股份有限公司 第6课时　实验一：探究小车速度随时间变化的规律 考点一　实验：探究小车速度随时间变化的规律 1．某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”，电火花计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源． (1)电火花计时器的工作电压为 （选填“4~6 V”或“220 V”）．安装纸带时，需要将纸带置于 （选填“复写纸”或“墨粉纸盘”）的 （选填“上方”或“下方”）． (2)下列说法正确的是 ． A．实验时，先释放纸带，再接通电源 B．实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带 C．实验时，先接通电源或先释放纸带都可以 D．纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大 (3)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)．x1＝3.59 cm，x2＝4.41 cm，x3＝5.19 cm，x4＝5.97 cm，x5＝6.78 cm，x6＝7.64 cm．则小车的加速度a＝ m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝ m/s．(结果均保留两位有效数字) (4)第2个实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后，在坐标系中描出的点如图丙所示，请根据这些点在图丙中作出v–t图像 ，并根据图像计算出小车运动的加速度a= （结果保留三位有效数字）． 2．实验小组利用如图1所示的装置探究小车速度随时间变化的规律，打点计时器所接电源的频率为。    （1）实验操作前， 平衡摩擦力（选填“需要”或者“不需要”）。 （2）规范操作后，得到一条纸带，以纸带上能够看清的某个点作为0点，每5个点取一个计数点，测量各计数点与0点的距离，如图2所示，则纸带上打计数点2时的小车速度大小 。（结果保留3位有效数字）    （3）小车运动的加速度大小 。（结果保留3位有效数字） 3．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）常见的打点计时器有两种：电火花计时器和电磁打点计时器，它们使用的都是 电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50Hz时，每隔 s打一个点； （2）关于本实验，下列说法正确的是 ； A．释放纸带的同时，接通电源                     B．先释放纸带运动，后接通电源 C．电磁打点计时器正常工作时，其打点的周期取决于交流电压的高低 D．打点计时器连续工作时间很短，应注意打点结束之后要立即关闭电源 E．电火花计时器应接在低压交流电源上才能正常工作 （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。该组同学用两种方法处理数据（T为相邻两计数点的时间时隔）： 方法A：由， ， ， ， 取平均值 方法B：由， ， ，取平均值 从数据处理方法看，在x1、x2、x3、x4、x5、x6中，对实验结果起作用的数据，方法A中有 ，方法B中有 。因此，选择方法 （填“A”或“B”）更合理，代入数据得加速度a= m/s2； （4）计算打计数点B时小车的速度= m/s。（以上计算结果均保留3位有效数字） 4．某同学利用如图（a）所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图（b）所示。      （1）已知打出图（b）中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1s。以打出A点时小车位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移填到表中，得到对应时间段的小车的平均速度，表中 cm/s。 位移区间 AB AC AD AE AF （cm） 6.60 14.60 34.90 47.30 （cm/s） 66.0 73.0 87.3 94.6 （2）根据表中数据得到小车平均速度随时间t的变化关系，如图所示。从实验结果可知，小车运动的图线可视为一条线，此直线用方程表示，其中k= cm/s，b= cm/s。（结果均保留3位有效数字）    （3）根据（2）中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小= ，小车的加速度大小= 。（结果用字母k、b表示） 考点二　拓展创新实验 1．现用频闪照相方法来研究物块的变速运动。在一小物块沿斜面向下运动的过程中，用频闪相机拍摄的不同时刻物块的位置如图所示。拍摄时频闪频率是10Hz；通过斜面上固定的刻度尺读取的5个连续影像间的距离依次为、、、。已知斜面顶端的高度h和斜面的长度s；数据如下表所示（单位：cm）。重力加速度大小。 单位：cm h s 10.76 15.05 19.34 23.65 48.00 80.00 根据表中数据，完成下列填空（所有结果都保留3位有效数字）： (1)物块在B点的速度 ； (2)物块的加速度 ； (3)物块由静止释放的位置距离A点的距离为 。 2．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每滴一滴水的时间间隔是） （1）由 图（b）可知，小车在桌面上是 （填“从右向左”或“从左向右”）运动的； （2）该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为 m/s，加速度大小为 m/s2。（结果均保留2位有效数字） 3．（1）①某兴趣小组的同学们要利用光电门测量速度。如左下图甲所示装置，实验中将铁架台竖直放置，上端固定电磁铁M，在电磁铁下方固定一个位置可调节的光电门A。先用刻度尺测量小球的直径d，测量结果如图乙所示，则 mm。 ②接通电磁铁M的开关S，吸住小球：测出小球与光电门间的高度差；断开开关S，小球自由下落，记录小球通过光电门的挡光时间。若，则小球通过光电门时的速度大小 m/s（保留小数点后三位）。      （2）如右上图所示，将电磁打点计时器固定在铁架台上，使质量的重锤带动纸带由静止开始自由下落，利用此装置可以测量重力加速度。以下是该同学的实验操作和计算过程，请完成以下内容： ①纸带的 （填“左端”或“右端”）与重锤相连： ②取下纸带，取其中的一段标出计数点如图所示，测出计数点间的距离分别为，，，，，。已知打点计时器的频率为，用题中所给的字母表示，则重力加速度的表达式为 ；可得加速 （计算结果保留三位有效数字）。 4．某实验小组用如图甲所示的装置研究物体做匀变速直线运动的规律。 （1）将木板水平固定在桌面上，在木板上装有两个光电门1、2，测得两光电门间的距离，用游标卡尺测出遮光片的宽度如图乙所示，则遮光片的宽度d= mm。 （2）绕过木板左端定滑轮的细线的一端连在装有遮光片的物块上，另一端吊着装有砂的砂桶，将物块先固定在木板右侧；调节定滑轮高度，使连接物块的细线与木板平行。 （3）释放物块，物块上的遮光片通过光电门1、2时的遮光时间分别为，，则遮光片通过光电门1的速度大小为 m/s；物块运动的加速度大小为 。（结果均保留两位小数） 5．某同学用如图甲装置研究小车做直线运动的规律，实验步骤如下： ①将小车放在长板的P位置，让小车从P位置由静止开始下滑，通过计算机可得到小车与位移传感器距离随时间变化的图像如图乙，并求出小车的加速度a； ②改变长板的倾角，重复步骤①。    请完成下列问题： （1）本实验 （选填“需要”、“不需要”）平衡小车所受到的摩擦力； （2）分析图乙中的x、t数据可知，小车相邻相等时间内的位移差为 cm，可得小车的加速度大小为 （计算结果保留两位小数）。 考点一　实验：探究小车速度随时间变化的规律 1． 220V 墨粉纸盘 下方 B 0.80 0.40 1.46~1.54 【详解】(1)[1][2][3]电火花计时器的工作电压为220V，安装纸带时，应将纸带置于复写纸（或墨粉纸盘）的下方； (2)[4]ABC．实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故AC项错误，B项正确； D．纸带上打点越密集，知道纸带的运动速度越小，故D项错误 (3)[5]相邻两个计数点间的时间间隔为T=0.1s，由逐差法得 代入数据得： [6]打点计时器在打B点时小车的速度为： (4)[7]观察这些点大致落在一条直线上，所以将这些点连成一条直线，如图 [8]根据图线可求出小车的加速度 2． 不需要 0.504 1.50 【详解】（1）[1]该实验只需让小车加速运动即可，即实验操作前，不需要平衡摩擦力。 （2）[2]每5个点取一个计数点，，则T=0.1s； 纸带上打计数点2时的小车速度大小 （3）[3]小车运动的加速度大小 3． 交流 0.02 D x1、x6 x1、x2、x3、x4、x5、x6 B 1.58 0.518 【详解】（1）[1]电火花计时器和电磁打点计时器，它们使用的都是交流电源。 [2]当电源频率为50Hz时，每隔0.02s打一个点。 （2）[3]AB．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AB错误； C．电磁打点计时器正常工作时，其打点的周期取决于交流电压的频率，故C错误； D．打点计时器连续工作时间很短，应注意打点结束之后要立即关闭电源，故D正确； E．电火花计时器应接在220V交流电源上才能正常工作，故E错误。 故选D。 （3）[4]对于方法A，将a1~a5的表达式代入a的表达式可得 所以方法A中起作用的数据有x1、x6。 [5]对于方法B，将a1~a3的表达式代入a的表达式可得 所以方法B中起作用的数据有x1、x2、x3、x4、x5、x6。 [6]方法B充分利用了所测得的数据，相对方法A误差较小，所以方法B更合理。 [7]由题意可知相邻两计数点间的时间间隔为 将数据代入方法B的表达式可得 （4）[8]打计数点B时小车的速度等于打A、C两点间的平均速度，即 4． 80 70.0/71.0/72.0 59.0 b 2k 【详解】（1）由题图（b）中纸带的相关数据可知 =6.60cm+8.00cm+9.40cm=24.00cm 由平均速度的定义可知 cm/s=80.0cm/s （2）将答图中的实验点用直线拟合，如答图所示，可知斜率 cm/s2=70.0cm/s2 截距 b=59.0cm/s （3）小车做匀变速直线运动，有 变形可得 故小车在t=0时，即打出A点时小车的速度大小 小车的加速度大小a满足 即 考点二　拓展创新实验 1．(1)1.29 (2)4.30 (3)8.59 【详解】（1）因为拍摄时频闪频率是10Hz，所以拍摄的时间间隔为 B点的速度是AC段的平均速度 （2）由逐差法得加速度大小为 （3）物块由静止释放的位置距离B点的距离为 则物块由静止释放的位置距离A点的距离为 2． 从右向左 0.38 0.15 【详解】（1）[1]小车做减速运动，相同时间运动距离减小，所以小车在桌面上是从右向左运动的。 （2）[2][3]A点位置时的速度大小为 加速度大小为 3． 12.5 6.250 左端 9.60 【详解】（1）[1][2]小球的直径为 小球通过光电门时的速度大小为 （2）[3][4][5]重锤做自由落体运动，则纸带的左端与重锤相连。 相邻计数点时间间隔为 重力加速度的表达式为 解得 4． 5.4 0.25 1.9 【详解】（1）[1]游标卡尺的精度为0.1mm，主尺读数为5mm，游标尺读数为，则遮光片的宽度d=5mm+=5.4mm。 （3）[2]物块通过光电门的时间较短，可用平均速度代替瞬时速度，遮光片通过光电门1的速度大小为 代入数据解得 同理解得 根据匀变速直线运动规律有 代入数据解得 5． 不需要 2.60 2.60 【详解】（1）[1]本实验研究小车做直线运动的规律，不需要求小车所受的合外力，不需要平衡小车所受到的摩擦力。 （2）[2]小车内的位移为 小车内的位移为 小车相邻相等时间内的位移差为 [3]根据匀变速直线运动的推论，得小车的加速度大小为 学科网（北京）股份有限公司 $