第一单元 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度) (Word练习)-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习（通用版）

**基本信息** 聚焦直线运动瞬时速度与加速度测量，通过实验题组构建从原理到数据处理的完整科学探究链，强化科学思维与实验操作的融合。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |自由落体测g|1|多光电门数据处理|基于v²=2gH构建图像斜率与g的关系，体现科学推理| |打点计时器应用|2|步骤排序/速度计算/向心加速度|从匀变速直线运动规律迁移至圆周运动，强化模型建构| |平均速度探究|1|位移-时间数据拟合|通过平均速度公式推导与图像分析，培养证据意识| |小车速度规律|1|瞬时速度计算/加速度图像法|整合逐差法与v-t图像，深化运动与相互作用观念|

实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度) (限时40分钟) 1.[2025·广东佛山模拟] 某实验小组计划利用小钢球的自由落体运动来测量当地的重力加速度.如图所示,四个光电门水平固定在竖直杆上,相邻两个光电门发光点之间的间距Δh = 20.0 cm,小球直径d = 1.00 cm,小球在0号光电门上方某一高度h0处静止释放,数据记录如下: 光电门 0号 1号 2号 3号 下落高度 H/m h0 h0 + Δh h0 + 3Δh 通过光电门 时间t/s 0.005 08 0.003 58 0.002 93 0.002 54 通过光电门的 速度v/( m·s-1) 2.79 3.41 3.94 通过光电门的 速度的平方 v2/(m·s-1)2 7.78 11.63 15.52 通过光电门的 速度的三次方 v3/(m·s-1)3 21.72 39.65 61.16 (1)小球由静止下落到2号光电门的高度h2 = 　　　　(用h0和Δh表示结果).  (2)小球通过0号光电门的瞬时速度v0 = 　　　　m/s(结果保留两位小数).  (3)以H为横坐标,以　　　　(选填“v”“v2”或“v3”)为纵坐标进行作图,获得图像为过原点的直线,若图像的斜率为k,则当地的重力加速度g = 　　　　(用符号k表示).  (4)忽略空气阻力带来的影响,若增大小球在0号光电门上方的释放高度h0,则测得的当地的重力加速度将　　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”).  2.[2025·北京卷] 利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图甲所示. (1)按照图甲安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为　　　　(填各实验步骤前的字母).  A.释放小车 B.接通打点计时器的电源 C.调整滑轮位置,使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图乙所示,A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的　　　　(选填“左端”或“右端”)与小车相连.  (3)图乙中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度v=　　　　.  (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动.如图丙所示,将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点,另一端穿过打点计时器.实验时圆盘从静止开始转动,选取部分纸带如图丁所示.相邻计数点间的时间间隔为0.10 s,圆盘半径R=0.10 m.则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为　　　　 m/s2;打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为　　　　 m/s2.(结果均保留两位有效数字)  3.[2023·全国甲卷] 某同学利用如图甲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乙所示. 甲 乙 (1)已知打出图乙中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s,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Δx填到表中,小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为Δt和.表中ΔxAD=　　　　 cm,=　　　　cm/s.  位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 ΔxAD 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Δt的变化关系,如图丙所示.补全图丙中实验点. (3)从实验结果可知,小车运动的⁃Δt图线可视为一条直线,此直线用方程=kΔt+b表示,其中k=　　　　cm/s2,b=　　　　cm/s.(结果均保留3位有效数字)  (4)根据(3)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vA=　　　　,小车的加速度大小a=　　　　.(结果用字母k、b表示)  4.[2025·山东威海模拟] 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.220 V交流电源 B.8 V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50 Hz.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 v/ 0.605 0.810 1.175 1.390 (3)在图丙中描出C点的位置并画出小车的v⁃t图像,根据图像求得小车的加速度为　　　　 m/s2.(保留三位有效数字)  (4)某同学只测量OC和CF的长度分别为x1、x2,如图丁所示,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　　　　.  学科网（北京）股份有限公司 $ 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度) 1.(1)h0 + 2Δh　(2)1.97　(3)v2　　(4)不变 [解析] (1)根据图中数据可知,小球由静止下落到2号光电门的高度h2=h0+2Δh. (2)由于小球直径很小,小球通过光电门的平均速度近似等于其瞬时速度v0== m/s=1.97 m/s. (3)根据运动学公式有v2=2gH,以H为横坐标,以v2为纵坐标进行作图,获得图像为过原点的直线,若图像的斜率为k,则k=2g,解得g=. (4)忽略空气阻力带来的影响,若增大小球在0号光电门上方的释放高度h0,则图像斜率不变,测得的当地的重力加速度将不变. 2.(1)CBA　(2)左端　(3)　(4)0.81　1.6 [解析] (1)实验步骤中,首先调整滑轮位置使细线与木板平行,确保力的方向正确,接着接通打点计时器电源,让计时器先工作,最后释放小车,故正确的操作顺序为C、B、A. (2)小车做匀加速直线运动时,速度越来越大,纸带上点间距逐渐增大.图乙中纸带左端间距小,右端间距大,说明纸带左端与小车相连. (3)根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度.B点为AC的中间时刻,A、C间距离为x2,时间间隔为2T,则v=. (4)根据逐差法可知a== m/s2=0.81 m/s2.B点是AC的中间时刻点,则有vB== m/s=0.4 m/s,此时圆盘上M点的速度vM=vB=0.4 m/s,向心加速度an== m/s2=1.6 m/s2. 3.(1)24.00　80.0　(2)如图所示 (3)70.0　59.0　(4)b　2k [解析] (1)根据纸带的数据可得ΔxAD=ΔxAB+ΔxBC+ΔxCD=6.60 cm+8.00 cm+9.40 cm=24.00 cm,平均速度为==80.0 cm/s. (2)根据(1)的结果补全图丙中实验点,如图所示. (3)从实验结果可知,小车运动的⁃Δt图线可视为一条直线,图像如图所示,此直线用方程=kΔt+b表示,由图像可知其中k= cm/s2=70.0 cm/s2,b=59.0 cm/s. (4)小车做匀变速直线运动,由位移公式x=v0t+at2,整理得=v0+at,即=vA+at,故根据图像斜率和截距可得vA=b,a=2k. 4.(1)BC　(2)0.995　(3)如图所示　1.98　(4)a= [解析] (1)图甲中电磁打点计时器需要连接8 V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B、C. (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T=5×0.02 s=0.1 s,打下C点的瞬时速度为vC== m/s=0.995 m/s (3)根据v⁃t图像可得小车的加速度为a== m/s2=1.98 m/s2 (4)根据匀变速直线运动推论可得Δx=x2-x1=a(3t)2,可得小车的加速度表达式为a=. 学科网（北京）股份有限公司 $