2026-2027学年初高物理衔接21天闯关学习计划--闯关7 实验：探究小车速度随时间变化的规律

**基本信息** 本练习通过基础认知、技能应用、综合探究三层设计，衔接初高中实验知识，强化从概念理解到数据处理的科学探究能力，适配初升高过渡阶段教学需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础认知|初高中测量方法衔接、误差类型辨析|单选题考查系统误差概念，夯实科学思维基础| |技能应用|匀变速直线运动定义、瞬时速度计算|填空题聚焦核心概念，强化物理观念建构| |综合探究|打点计时器/光电门操作、数据处理与误差分析|实验题结合多地阶段检测情境，涵盖仪器使用（题6）、数据计算（题4）、图像分析（题4方案二），突出科学探究全过程|

闯关7 实验：探究小车速度随时间变化的规律 衔 接 知 识 【高中新知】 1. 初中的测量目的为一段距离的平均速度，测量仪器为刻度尺跟秒表，利用 计算平 均速度；高中主要测量的是某点的瞬时速度，测量时间的仪器主要为打点计时器，使用 (t 非常小，极限法)计算速度。 2. 本实验在高中涉及的计时仪器： (1)打点计时器——依据打点频率求得相邻的打点时间，结合点迹距离和打点时间求 解速度；分类：①电磁打点计时器(工作电压为8V 的交流电源);②电火花打点计时器 (工作电压为220V的交流电源)。 (2)光电门——记录遮光片经过光电门时的遮光时间，结合遮光片宽度和遮光时间求 解速度。 (3)频闪相机——手机连拍功能等时间抓拍运动过程中物体所在位置，背景通常放置 刻度尺或方格纸，结合频闪时间间隔和物体像之间的距离求解速度。 巩固训练 一、单选题 1．（24-25高一上·福建莆田·阶段检测）以下误差属于系统误差的是（　　） A．测量小车质量时天平不等臂、或砝码不标准，天平底盘未调平所致的误差 B．用有毫米刻度的尺测量物体长度，毫米以下的数值只能用眼睛估计而产生的误差 C．测量课本宽度时，刻度尺在不同位置多次测量的读数的误差 D．测量烧杯中水温由于温度计玻璃泡放置位置不同造成的读数误差 二、知识点填空题 2．（26-27高一上·全国·课后作业）匀变速直线运动 (1)定义：沿着一条直线且________的运动，叫匀变速直线运动。 (2)匀加速直线运动：物体的速度随时间________的变速直线运动。 (3)匀减速直线运动：物体的速度随时间________的变速直线运动。 3．（26-27高一上·全国·课后作业）数据分析处理 （1）瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的________来代替：。 （2）根据图像判断运动性质： 用描点法可作出小车的图像，根据图像的形状可判断小车的运动性质。 （3）加速度的计算：利用图像的________求出小车的加速度。 三、实验题 4．（25-26高一上·四川南充·阶段检测）小聪同学利用打点计时器对小车在恒定拉力作用下的运动进行了探究，获得一条点迹清楚的纸带，如图所示。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，选择了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图中所示，单位是cm。 (1)首先小聪计算出相邻两计数点间的时间间隔T =____________s。（结果保留1位有效数字） (2)然后小聪计算出相邻两计数点间的距离：xAB=1.50cm，xBC=1.82cm，xCD=2.14cm，xDE=2.46cm，xEF=____________cm。（结果保留3位有效数字） (3)小聪计算出xBC- xAB= xCD- xBC= xDE- xCD= xEF- xDE=____________cm，发现相邻的位移差Δx为一常数，猜想认为小车做匀加速直线运动。（计算结果保留2位有效数字） (4)小聪继续对纸带进行研究，以某一计数点为中心，取两边时间间隔相等的最短两点，求出这个区间的平均速度。又猜想：某段区间的平均速度，等于该区间中间时刻的瞬时速度。随后分别求出瞬时速度：vB = 0.415 m/s ，vC= 0.495 m/s ，vD = _____________ m/s ，vE = 0.655 m/s。（计算结果保留3位有效数字） (5)小聪为了进一步验证小车的运动是否为匀变速直线运动，对上述数据采用了两种方案进行分析，得到小车运动的加速度。 方案一：获得数据后，取任意两个点，用它们的速度差∆v = v2- v1除以相应的时间差∆t=t2-t1，求得加速度。小聪发现取不同的两个点，求得的加速度都相等，均为a =____________ m/s2，小聪认为小车的运动是匀变速直线运动。（计算结果保留1位有效数字） 方案二：通过计算机软件对数据进行处理，利用软件的图像分析中的“线性拟合”功能，得到v -t图像，发现是一条倾斜的直线，其图像的斜率就等于加速度。小聪认为小车的运动是匀变速直线运动。 5．（25-26高三上·福建龙岩·阶段检测）某同学用打点计时器研究匀变速运动，获得如图纸带，相邻计数点间有4个点未画出。已知打点周期0.02s。 (1)相邻计数点间的时间间隔_______s (2)打C点时的瞬时速度vC=______m/s（结果保留两位有效数字） (3)计算加速度为a=_____m/s2（结果保留两位有效数字） 6．（24-25高一上·山东烟台·阶段检测）(1)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤： A．松开纸带让物体带着纸带运动 B．安好纸带 C．把打点计时器固定在桌子上 D．接通电源 E．取下纸带 F．断开开关 这些步骤正确的排列顺序______。 (2)电火花打点计时器使用交流电源工作，它工作电源的频率是50Hz，如果用它测量速度时，实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比______（选填“偏大”或“偏小”）。 7．（24-25高一上·陕西咸阳·阶段检测）光电计时器是一种研究物体运动时常用的计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别是光电门的激光发射装置和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的遮光时间。现将一滑块（上端固定有宽度为d的遮光条）放在气垫导轨上，轻推滑块后测得滑块通过光电门的过程中遮光条的遮光时间为t。 (1)为了使测得的滑块通过光电门时的速度更加接近真实值，应选择较______（填“宽”或“窄”）的遮光条。 (2)用刻度尺测遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度d = ______，滑块通过光电门时的速度大小v = ______（用题目给定的物理量符号表示）。 8．（24-25高一上·浙江·期中）用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验。 (1)穿入打点计时器限位孔的纸带，正确的是______（填“甲”或“乙”） (2)如图是学生即将释放小车之前的装置图及操作，以下存在错误的是（　　） A．细线与木板不平行 B．打点计时器接的是直流电源 C．小车释放的位置离计时器较远 D．无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带 9．（24-25高一上·重庆·期中）某同学利用气垫导轨和光电门测量滑块的瞬时速度和加速度大小，装置如图所示。 (1)实验室现有编号分别为I、II、III、IV的四块宽度不同的遮光片，该同学先后将四块遮光片装在滑块上，在滑块相同的运动情况下使它们分别通过光电门1，并测得它们的遮光时间和速度大小如下表所示，则由表中数据可知，应选择编号为______（填“I”、“ II”、“ III”或“IV”）的遮光片进行实验更为精确； 遮光片编号 通过光电门1的时间（s） 速度（m/s） I 0.23044 0.347 II 0.17464 0.344 III 0.11662 0.343 IV 0.05850 0.342 (2)选好遮光片并调节好所有器材后进行实验，某次实验测得滑块先、后经过光电门1、2的遮光时间分别为、，并记录了遮光片从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间间隔为，遮光片的宽度为d，则滑块从光电门1运动到光电门2的过程中平均加速度大小______。（用题目中所给的物理量符号表示） 10．（24-25高一上·甘肃武威·开学考试）光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备，如图1所示，S是光源，K是光接收器，当有不透明物体通过光电门时，物体会遮住光源，接收器K接收不到光信号，计时器便开始计时，当物体通过后，接收器K重新接收到光信号，计时结束，即可记录物体通过光电门所用的时间。如图2所示，某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度，小车上安装有遮光板，A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。 (1)若小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度v=　___。 (2)若已知遮光板宽度d=1cm，让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动，两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01s，tB=0.004s，则小车通过A、B两位置的速度分别为vA=____m/s，vB=____m/s。（结果均保留2位有效数字） (3)由实验可知，小车沿斜面向下做_____（选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动。 学科网（北京）股份有限公司 $ 闯关7 实验：探究小车速度随时间变化的规律 衔 接 知 识 【高中新知】 1. 初中的测量目的为一段距离的平均速度，测量仪器为刻度尺跟秒表，利用 计算平 均速度；高中主要测量的是某点的瞬时速度，测量时间的仪器主要为打点计时器，使用 (t 非常小，极限法)计算速度。 2. 本实验在高中涉及的计时仪器： (1)打点计时器——依据打点频率求得相邻的打点时间，结合点迹距离和打点时间求 解速度；分类：①电磁打点计时器(工作电压为8V 的交流电源);②电火花打点计时器 (工作电压为220V的交流电源)。 (2)光电门——记录遮光片经过光电门时的遮光时间，结合遮光片宽度和遮光时间求 解速度。 (3)频闪相机——手机连拍功能等时间抓拍运动过程中物体所在位置，背景通常放置 刻度尺或方格纸，结合频闪时间间隔和物体像之间的距离求解速度。 巩固训练 一、单选题 1．（24-25高一上·福建莆田·阶段检测）以下误差属于系统误差的是（　　） A．测量小车质量时天平不等臂、或砝码不标准，天平底盘未调平所致的误差 B．用有毫米刻度的尺测量物体长度，毫米以下的数值只能用眼睛估计而产生的误差 C．测量课本宽度时，刻度尺在不同位置多次测量的读数的误差 D．测量烧杯中水温由于温度计玻璃泡放置位置不同造成的读数误差 【答案】A 【详解】A．天平不等臂、砝码不标准或底盘未调平，均属于仪器缺陷或未校准导致的固定偏差，属于系统误差，故A正确； B．毫米以下估读误差由人为判断引起，方向与大小随机，属于偶然误差，故B错误； C．不同位置多次测量的读数差异由操作或环境偶然因素导致，属于偶然误差，故C错误； D．温度计放置位置不同引起的读数波动，因每次操作位置变化导致，属于偶然误差，故D错误。 故选A。 二、知识点填空题 2．（26-27高一上·全国·课后作业）匀变速直线运动 (1)定义：沿着一条直线且________的运动，叫匀变速直线运动。 (2)匀加速直线运动：物体的速度随时间________的变速直线运动。 (3)匀减速直线运动：物体的速度随时间________的变速直线运动。 【答案】(1)加速度不变 (2)均匀增加 (3)均匀减小 【详解】（1）匀变速直线运动的核心特征是：轨迹为直线，运动全过程中加速度的大小和方向都保持不变，因此定义中填空为加速度不变。 （2）匀加速直线运动是物体速度随时间均匀增加的变速直线运动。 （3）匀减速直线运动是物体速度随时间均匀减小的变速直线运动。 3．（26-27高一上·全国·课后作业）数据分析处理 （1）瞬时速度的计算：各计数点的瞬时速度可用以该点为中间时刻的一段时间内的________来代替：。 （2）根据图像判断运动性质： 用描点法可作出小车的图像，根据图像的形状可判断小车的运动性质。 （3）加速度的计算：利用图像的________求出小车的加速度。 【答案】 平均速度 斜率 【详解】略。 三、实验题 4．（25-26高一上·四川南充·阶段检测）小聪同学利用打点计时器对小车在恒定拉力作用下的运动进行了探究，获得一条点迹清楚的纸带，如图所示。已知打点计时器每隔0.02s打一个点，选择了A、B、C、D、E、F六个计数点，测量数据如图中所示，单位是cm。 (1)首先小聪计算出相邻两计数点间的时间间隔T =____________s。（结果保留1位有效数字） (2)然后小聪计算出相邻两计数点间的距离：xAB=1.50cm，xBC=1.82cm，xCD=2.14cm，xDE=2.46cm，xEF=____________cm。（结果保留3位有效数字） (3)小聪计算出xBC- xAB= xCD- xBC= xDE- xCD= xEF- xDE=____________cm，发现相邻的位移差Δx为一常数，猜想认为小车做匀加速直线运动。（计算结果保留2位有效数字） (4)小聪继续对纸带进行研究，以某一计数点为中心，取两边时间间隔相等的最短两点，求出这个区间的平均速度。又猜想：某段区间的平均速度，等于该区间中间时刻的瞬时速度。随后分别求出瞬时速度：vB = 0.415 m/s ，vC= 0.495 m/s ，vD = _____________ m/s ，vE = 0.655 m/s。（计算结果保留3位有效数字） (5)小聪为了进一步验证小车的运动是否为匀变速直线运动，对上述数据采用了两种方案进行分析，得到小车运动的加速度。 方案一：获得数据后，取任意两个点，用它们的速度差∆v = v2- v1除以相应的时间差∆t=t2-t1，求得加速度。小聪发现取不同的两个点，求得的加速度都相等，均为a =____________ m/s2，小聪认为小车的运动是匀变速直线运动。（计算结果保留1位有效数字） 方案二：通过计算机软件对数据进行处理，利用软件的图像分析中的“线性拟合”功能，得到v -t图像，发现是一条倾斜的直线，其图像的斜率就等于加速度。小聪认为小车的运动是匀变速直线运动。 【答案】(1)0.04 (2)2.78 (3)0.32 (4)0.575 (5)2 【详解】（1）由图可知，相邻两计数点间的时间间隔 （2）由图可知， （3）由题意，可计算得 （4）由题意，可计算得 （5）由题意，可计算得 则加速度为 5．（25-26高三上·福建龙岩·阶段检测）某同学用打点计时器研究匀变速运动，获得如图纸带，相邻计数点间有4个点未画出。已知打点周期0.02s。 (1)相邻计数点间的时间间隔_______s (2)打C点时的瞬时速度vC=______m/s（结果保留两位有效数字） (3)计算加速度为a=_____m/s2（结果保留两位有效数字） 【答案】(1)0.1 (2)0.20 (3)0.50 【详解】（1）相邻计数点间有4个点未画出，打点周期0.02s，则相邻计数点间的时间间隔 （2）根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于全程的平均速度，则C点时的瞬时速度为 （3）根据匀变速直线运动中相邻的相等时间间隔位移差计算加速度，则 6．（24-25高一上·山东烟台·阶段检测）(1)使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有如下基本步骤： A．松开纸带让物体带着纸带运动 B．安好纸带 C．把打点计时器固定在桌子上 D．接通电源 E．取下纸带 F．断开开关 这些步骤正确的排列顺序______。 (2)电火花打点计时器使用交流电源工作，它工作电源的频率是50Hz，如果用它测量速度时，实验者不知道工作电源的频率已变为60Hz，而仍按50Hz进行计算，这样算出的速度值与物体速度的真实值相比______（选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】(1)CBDAFE (2)偏小 【详解】（1）使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，一般遵循以下步骤：把打点计时器固定在桌子上，安好纸带，接通电源，松开纸带让物体带着纸带运动，断开开关，取下纸带。即顺序为CBDAFE。 （2）若工作电源的频率已变为60Hz，则实际的打点间隔为 如果仍按50Hz进行计算，即计算时代入的打点间隔为 则代入的打点间隔偏大；根据速度公式可知，算出的速度值与物体速度的真实值相比偏小。 7．（24-25高一上·陕西咸阳·阶段检测）光电计时器是一种研究物体运动时常用的计时仪器，其结构如图甲所示。a、b分别是光电门的激光发射装置和接收装置，当有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示物体的遮光时间。现将一滑块（上端固定有宽度为d的遮光条）放在气垫导轨上，轻推滑块后测得滑块通过光电门的过程中遮光条的遮光时间为t。 (1)为了使测得的滑块通过光电门时的速度更加接近真实值，应选择较______（填“宽”或“窄”）的遮光条。 (2)用刻度尺测遮光条的宽度，测量结果如图乙所示，则遮光条的宽度d = ______，滑块通过光电门时的速度大小v = ______（用题目给定的物理量符号表示）。 【答案】(1)窄 (2) 0.40 cm 【详解】（1）为了使测得的滑块通过光电门时的速度更加接近真实值，应选择较窄的遮光条，因为遮光条越窄，遮光条通过光电门的时间越小，则遮光条通过光电门的平均速度越接近瞬时速度。 （2）[1]该刻度尺分度值为0.1 cm，因此遮光条的宽度为 d = 0.40 cm [2]根据光电门测速原理可知，滑块通过光电门时的速度大小为 8．（24-25高一上·浙江·期中）用打点计时器、平板、小车等器材做研究匀变速直线运动的实验。 (1)穿入打点计时器限位孔的纸带，正确的是______（填“甲”或“乙”） (2)如图是学生即将释放小车之前的装置图及操作，以下存在错误的是（　　） A．细线与木板不平行 B．打点计时器接的是直流电源 C．小车释放的位置离计时器较远 D．无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带 【答案】(1)甲 (2)ABC 【详解】（1）穿入打点计时器限位孔的纸带，对于电火花计时器，应该墨粉纸盘在上，纸带在下，对于电磁打点计时器，应该复写纸在上，纸带在下。 故选甲。 （2）A．为给小车提供一个恒定的拉力，细线应与木板平行，故A错误； B．打点计时器应使用交流电源，故B错误； C．小车释放前应靠近打点计时器，故C错误； D．无论什么计时器，使用时均要先接通电源，后释放纸带，故D正确。 故选ABC。 9．（24-25高一上·重庆·期中）某同学利用气垫导轨和光电门测量滑块的瞬时速度和加速度大小，装置如图所示。 (1)实验室现有编号分别为I、II、III、IV的四块宽度不同的遮光片，该同学先后将四块遮光片装在滑块上，在滑块相同的运动情况下使它们分别通过光电门1，并测得它们的遮光时间和速度大小如下表所示，则由表中数据可知，应选择编号为______（填“I”、“ II”、“ III”或“IV”）的遮光片进行实验更为精确； 遮光片编号 通过光电门1的时间（s） 速度（m/s） I 0.23044 0.347 II 0.17464 0.344 III 0.11662 0.343 IV 0.05850 0.342 (2)选好遮光片并调节好所有器材后进行实验，某次实验测得滑块先、后经过光电门1、2的遮光时间分别为、，并记录了遮光片从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间间隔为，遮光片的宽度为d，则滑块从光电门1运动到光电门2的过程中平均加速度大小______。（用题目中所给的物理量符号表示） 【答案】(1)Ⅳ (2) 【详解】（1）根据 可知，Ⅳ号遮光片宽度最窄，则速度大小更接近经过光电门时的瞬时速度大小，则选用Ⅳ号遮光片做实验更精确。 （2）滑块经过第1个光电门的速度为 经过第2个光电门的速度为 则平均加速度大小为 10．（24-25高一上·甘肃武威·开学考试）光电门是物理实验中用来测量时间的一种常用设备，如图1所示，S是光源，K是光接收器，当有不透明物体通过光电门时，物体会遮住光源，接收器K接收不到光信号，计时器便开始计时，当物体通过后，接收器K重新接收到光信号，计时结束，即可记录物体通过光电门所用的时间。如图2所示，某同学用光电门测量小车沿斜面向下运动的速度，小车上安装有遮光板，A、B是安装在斜面上不同位置的两个光电门。 (1)若小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度v=　___。 (2)若已知遮光板宽度d=1cm，让小车从斜面顶端以一定的初速度开始沿斜面向下运动，两光电门计时器记录的时间分别为tA=0.01s，tB=0.004s，则小车通过A、B两位置的速度分别为vA=____m/s，vB=____m/s。（结果均保留2位有效数字） (3)由实验可知，小车沿斜面向下做_____（选填“匀速”、“加速”或“减速”）运动。 【答案】(1) (2) 1.0 2.5 (3)加速 【详解】（1）小车上的遮光板宽度为d，小车通过光电门时，计时器记录的时间为t，则小车通过光电门的速度为 （2）[1] [2] 小车通过A、B两光电门的速度分别为 （3）因为小车通过B光电门的速度大于通过A 光电门的速度，说明小车下滑时速度越来越大，即小车沿斜面向下做加速运动。 学科网（北京）股份有限公司 $