第1章 实验1 探究小车速度随时间变化的规律(课时作业Word)-【高考领航】2027年高考物理大一轮复习学案（创新版）

**基本信息** 聚焦匀变速直线运动实验的系统化训练，融合实验操作规范、数据处理方法与误差分析，以高考真题与模拟题构建方法-知识双逻辑体系。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验操作|1题(2023浙江选考)|滑轮调节/纸带释放/电源操作规范|从实验原理到操作细则的逻辑链| |数据处理|3题(2026山西/全国甲卷/辽宁联考)|平均速度求瞬时速度/Δx=aT²/图像斜率法|运动学公式→数据计算→图像表征的递进关系| |误差分析|2题(2026山西/山东启思联考)|频率偏差影响/空气阻力修正|实验条件→误差来源→结果修正的科学思维链|

限时规范训练(6)　探究小车速度随时间变化的规律 (建议用时：40分钟　满分：50分) 1．(10分)(2023·浙江1月选考，16)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示。 图1 (1)(多选)需要的实验操作有________； A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 (2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为________m/s(结果保留3位有效数字)。 图2 解析：(1)实验时只有细线与轨道平行绳的拉力才是恒力，A正确；由于本实验只是探究小车的运动规律，因此实验时不需要平衡摩擦力，B错误；为了充分利用纸带的长度，应使小车由靠近打点计时器的位置静止释放，C正确；应先接通打点计时器电源再释放小车，D正确。 (2)由刻度尺的读数规则可知，计数点1的读数为2.75 cm，计数点3的读数为8.62 cm，则打计数点2时小车的速度为v2＝ m/s＝1.47 m/s。 答案：(1)ACD　(2)2.75(2.70～2.80均可)　1.47(1.45～1.50均可) 2．(10分)(2026·山西大学附中高三开学考)在做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： 图甲 图乙 (1)图甲是电磁打点计时器，其使用的是________(选填“约8 V交流电源”或“220 V直流电源”)。 (2)如图乙所示为实验所打出的一段纸带，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离AB＝3.0 cm、BC＝4.0 cm、CD＝5.0 cm、DE＝6.0 cm、EF＝7.0 cm、FG＝8.0 cm，相邻计数点之间的时间间隔为0.10 s。若认为某段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，则打计数点C时小车对应的速度大小为vC＝________m/s。小车运动的加速度大小为a＝________m/s2。(均保留2位有效数字) (3)若所用交流电源的频率为51 Hz，则加速度的测量值________真实值。(填“大于”“小于”或“等于”) 解析：(1)电磁打点计时器使用的是约8 V交流电源。 (2)由题意，可得打计数点C时小车对应的速度大小为vC＝ m/s＝0.45 m/s； 根据Δx＝aT2，可得小车运动的加速度大小为a＝ m/s2＝1.0 m/s2。 (3)若所用交流电源的频率为51 Hz，而计算周期为50 Hz，根据T＝，可知实际周期比计算周期小，即计算周期偏大，根据a＝，可知加速度的测量值小于真实值。 答案：(1)约8 V交流电源　(2)0.45　1.0　(3)小于 3．(10分)(2023·全国甲卷，23)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。 图(a) 图(b) (1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车的位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生对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(c)所示。在图(c)上补全实验点； 图(c) (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点时小车的速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示) 解析：(1)由题图(b)中纸带的相关数据可知ΔxAD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm，由平均速度的定义可知＝80.0 cm/s。 (2)将坐标点(0.3 s，80.0 cm/s)在图中描点，如图所示。 (3)由(2)问分析可知斜率k＝＝70.0 cm/s2，截距b＝59.0 cm/s。 (4)小车做匀变速直线运动，有Δx＝v0Δt＋a(Δt)2，变形可得aΔt，故小车在t＝0时，即打出A点时小车的速度大小vA＝b，小车的加速度大小a满足a＝k，即a＝2k。 答案：(1)24.00　80.0　(2)图见解析 (3)70.0　59.0　(4)b　2k 4．(10分)(2026·山东启思大联考开学考)小明在课堂上看到老师演示的牛顿管实验，羽毛和小铁片下落的时间几乎相同，他就想通过牛顿管来计算羽毛下落的加速度，进一步验证其是否做自由落体运动。他设计通过拍摄牛顿管中羽毛自由下落的视频，并利用视频分析软件或逐帧分析的方法，测量羽毛自由下落时加速度的值。 主要实验步骤如下： ①装置准备：将牛顿管竖直固定在支架上，并将其内部进行抽气处理。将羽毛放置在牛顿管的顶部。使用夹具将相机固定在适当位置，确保能够清晰拍摄到羽毛整个下落过程。 ②视频拍摄：调整相机参数，如帧率、分辨率等，以获取清晰的视频画面。启动相机并开始录制视频，同时释放羽毛使其从牛顿管顶部自由下落。 ③视频分析：将录制好的视频导入视频分析软件。软件中设置合适的比例尺，以便将视频中的像素距离转换为实际距离。选择羽毛作为研究对象，并使用软件中的跟踪功能或逐帧分析的方法记录羽毛自由下落过程中的位置变化，如图甲所示。根据表中记录的位置数据和时间数据，并通过计算机软件得到羽毛自由下落的v-t图像，如图乙所示(图中已标出羽毛的部分速度)。 结合以上过程，回答下列问题： 图甲 项目 相长/cm 实长/m 时间间隔/s 管长 16.11 1.0120 xⅠ 1.48 0.0930 0.06 xⅡ 2.04 0.1281 0.06 xⅢ 2.59 0.1627 0.06 xⅣ 3.14 0.1972 0.06 xⅤ 3.70 0.2324 0.06 图乙 (1)请根据图甲和表格中的数据，计算截取第2个图像时羽毛的下落速度大小为________m/s；(保留3位有效数字) (2)根据图乙中的v-t图像，可得羽毛自由下落的加速度大小为________m/s2；(保留3位有效数字) (3)在误差允许范围内，本实验________(选填“可以”或“不可以”)进一步说明羽毛的下落是自由落体，测得的重力加速度比当地实际值偏小的主要原因是________________________________________________________________________。 解析：(1)由于时间间隔很小，能够用这段时间内的平均速度表示截取第2个图像时羽毛下落的瞬时速度，则截取第2个图像时羽毛的下落速度大小为v2＝ m/s≈2.14 m/s。 (2)v-t图像的斜率表示加速度，则羽毛自由下落的加速度大小g＝ m/s2≈9.79 m/s2。 (3)结合上述可知，重力加速度约为9.79 m/s2，则在误差允许范围内，本实验可以进一步说明羽毛的下落是自由落体；由于牛顿管存在极少的空气，羽毛下落过程存在空气阻力，导致测得的重力加速度比当地实际值偏小。 答案：(1)2.14　(2)9.79　(3)可以　牛顿管存在极少的空气，羽毛下落过程存在空气阻力 5．(10分)(2026·辽宁名校联盟8月联考)某同学利用电火花计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况，如图甲所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点(后面计数点未画出)，相邻计数点间有4个点迹未画出。所使用的交流电源频率为50 Hz。 图甲 图乙 (1)为研究小车的运动，此同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF……等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图乙所示。若各段纸带上方的左上角、中点或各段纸带的中点连接后为一条直线，则可以判断此小车________(选填“是”或“不是”)做匀变速直线运动。 (2)在图甲中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.31 cm、x4＝8.94 cm、x5＝9.57 cm、x6＝10.20 cm，则打下点迹A时，小车运动的速度大小是________m/s，小车运动的加速度大小是________m/s2(本小题计算结果均保留2位有效数字)。 (3)如果当时电网中交流电源的电压变为210 V而频率不变，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值________实际值(选填“大于”“等于”或“小于”)。 解析：(1)它们的长度分别等于x＝v平均t，因为剪下的每条纸带所用时间都是t＝0.2 s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此条纸带的平均速度之比；而此条纸带的平均速度等于这条纸带中间时刻的速度，因此得出结论，纸带的长度之比等于此条纸带的平均速度之比，还等于各条纸带中间时刻的速度之比，即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比，因此图乙中的B、D、F、H、J、L各点连起来为一直线，说明每相邻两个纸带相差的长度相等，即连续相等时间内的位移差相等，所以说明小车做匀变速直线运动。 (2)匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该时间内的平均速度，由此可得打A点时小车速度大小vA＝ m/s＝0.74 m/s； 由匀变速直线运动的推论Δx＝aT2，可得小车加速度大小a＝＝0.63m/s2。 (3)若交流电源的电压是210 V而频率不变，则打点周期T不变，计算出的加速度a值不变，其测量值等于实际值。 答案：(1)是　(2)0.74　0.63　(3)等于 学科网（北京）股份有限公司 $