2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 分层作业-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 高中物理新授课同步练，以“基础巩固-能力应用-综合探究”分层设计，通过实验情境递进培养物理观念与科学探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础训练|打点计时器使用、纸带分析、光电门原理、刻度尺读数|7道选择题聚焦实验基础，强化运动观念与仪器操作规范| |能力提升|光电门测速应用|1道填空题结合数据计算，培养科学探究中的证据处理能力| |拓展拔高|纸带数据处理、加速度计算与验证|1道综合题通过多步骤推理与方案设计，深化科学思维与论证能力|

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 学校:___________姓名：___________班级：___________ 【基础训练】 1．在“练习打点计时器”的实验中，下列说法正确的是（      ） A．电磁打点计时器使用的是6V以下的直流电源 B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源 C．纸带上的点迹记录了物体运动的时间及位移信息 D．纸带上相邻计数点间的时间间隔一定是0.02s 2．如图所示，根据打点计时器打出的纸带，表示物体做匀速运动的是（　　） A． B． C． D． 3．根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是（　　） ①时间间隔   ②位移   ③加速度   ④平均速度 A．③④ B．①② C．②③ D．①④ 4．如图所示，利用光电门测滑块速度，对其测速原理中的d、理解正确的是（　　） A．d为滑块的宽度 B．d为光电门的宽度 C．为遮光条的挡光时间 D．为滑块经过光电门的时间 5．小明同学用图示装置研究小车速度随时间变化的规律。实验时小明启动计时器，然后放开小车，让它拖着纸带做匀加速直线运动。用计算机软件处理实验数据，绘制出小车的图像可能是下列图中的（　　） A．B．C． D． 6．如图所示，在气垫导轨上安装有两个光电计时装置、，、间距离为，为了测量滑块的加速度，在滑块上安装了一个宽度为的遮光条，现让滑块加速通过计时装置A、B，记录遮光条通过A、B的时间分别为、，滑块从A到B所用时间为。下列说法正确的是（　　） A．滑块通过的速度为 B．滑块通过的速度为 C．滑块在、间运动的平均速度大小为 D．滑块在、间运动的加速度为 7．一支碳素笔的长度在14cm到15cm之间，若用最小分度为1mm的刻度尺来测量其长度，记录结果的有效数字位数应为（    ） A．4位 B．3位 C．2位 D．1位 【能力提升】 8．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。 【拓展拔高】 9．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。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 1．C 【详解】A．电磁打点计时器使用的是约8V的交流电源，A错误； B．在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，B错误； C．打点计时器每隔一定的时间打下一个点，因而点迹记录了物体运动的时间位移信息，C正确； D．纸带上相邻计时点间的时间间隔一定是0.02s，D错误。 故选C。 2．B 【详解】根据匀速直线运动的位移公式x=vt，在相等的时间内物体的位移相等，所以纸带上打出的点的间隔应是均匀的。 故选B。 3．B 【详解】根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是时间间隔和位移，加速度和平均速度都需要计算得出，故选B。 4．C 【详解】利用光电门测滑块速度，其原理是用小车通过光电门时的平均速度来代替瞬时速度，其计算公式 式中为遮光条的宽度，为遮光条的挡光时间。 故选C。 5．A 【详解】小车在细绳的牵引下做匀加速直线运动，速度越来越大。 故选A。 6．D 【详解】A．滑块通过A的速度 ，故A错误； B．滑块通过B的速度 ，故B错误； C．A、B间的平均速度 ，故C错误； D．由于遮光条通过光电门的时间远小于A到B的总时间，、对应的时间间隔近似等于，换算单位得， 由加速度定义，故D正确。 故选D。 7．A 【详解】最小分度为1mm的刻度尺读数需估读到分度值的下一位，以cm为单位时需保留到小数点后两位，长度在14~15cm之间的读数格式为，根据有效数字（从第一个非零数字起，所有数字包括估读位均为有效数字）的定义，共4位有效数字。 故选A。 8．(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。 9．(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 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $