1.3.2实验：用打点计时器测量小车平均速度和瞬时速度 同步练习-2026-2027学年高一上学期物理人教版必修第一册

**基本信息** 聚焦打点计时器实验，通过基础操作、数据处理到拓展应用的三层设计，强化平均速度与瞬时速度测量的科学探究能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础操作层|打点计时器类型识别、实验器材选择|以器材选择（题1（1））和操作规范（题2（1））为核心，夯实实验基础| |数据处理层|瞬时速度计算、v-t图像绘制|通过纸带数据计算（题1（4））和图像分析（题2（2）②），培养科学推理能力| |拓展应用层|光电计时系统、气垫导轨测量|引入光电门误差分析（题5（2））和遮光板速度计算（题6），深化科学探究与创新思维|

第一章运动的描述 实验：用打点计时器测量小车平均速度和瞬时速度 一、实验题 1．某探究小组的同学利用如图甲所示的装置“探究小车速度随时间变化的规律”，图乙是某次实验获取的一段纸带。请回答以下问题： （1）除了图甲中标出的器材外，还需要________________。 A.弹簧测力计 B.刻度尺 C.天平 D.秒表 （2）本次实验选择的打点计时器是图________________（选填“丙”或“丁”）中的打点计时器，该计时器应接__________________（选填“直流电”或“交流电”）。 （3）根据图乙中记录的实验数据，可以推算出此次实验所用的刻度尺是________________。 A.毫米刻度尺 B.厘米刻度尺 （4）实验中打点计时器每隔0.02 s打一个点，打出的纸带如图乙所示，若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出，则打B点时小车的速度大小是_________m/s（计算结果保留2位有效数字），速度方向是________________（选填“从A向C”或“从C向A”）。 2．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1所示。 （1）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.先接通电源打点，后释放纸带运动 C.先释放纸带运动，后接通电源打点 D.纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小 （2）该小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带，如图2所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上和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50 Hz。 ①测得C、D两点间距两点间距，则打D点时小车的速度大小________________m/s（结果保留3位有效数字）； ②该同学分别算出其他各点的速度，。以纸带打下O点时为计时起点，请在如图3所示的坐标系中作出小车运动的图像，并说明小车速度变化的规律是：____________________________________。 3．图1中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题： （1）图1中乙是____________（填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源采用的是____________（填“交流8 V”“交流220 V”或“四节干电池”）。 （2）某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出共7个计数点，其相邻点间的距离如图2所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，打点计时器每隔0.02 s打一个点。 ①根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下五个点时小车的瞬时速度，请将的速度值填入图3所示的表格。（结果保留3位小数） ②以A点为计时起点，将各个时刻的瞬时速度标在图4所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。 （3）根据画出的速度时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度大小____________m/s。（结果保留3位小数） 4．在测量手拖动纸带的平均速度和瞬时速度时，如图是打出的一条纸带，所用打点计时器使用交流电的频率为50 Hz。 （1）下列说法正确的是____________。 A.纸带做加速运动 B.纸带做匀速运动 C.纸带做减速运动 D.纸带在“1”点的速度小于在“3”点的速度 （2）在计算A、F间的平均速度时，下列做法正确的是____________； A.用AF间距除以0.1 s B.用BE间距除以0.06 s C.用AC间距除以0.04 s D.用CD间距除以0.02 s （3）在计算“C”点的瞬时速度时，下列说法正确的是____________。 A.理论上，用A、E间的平均速度代替比用B、D间的平均速度代替更准确 B.理论上，不能用B、C或CD间的平均速度代替 C.考虑到测量实际，用B、D间的平均速度代替比用B、E间的平均速度代替一定更准确 D.考虑到测量实际，用A、D间的平均速度代替比用B、D间的平均速度代替可能更准确 5．光电计时系统借助光源和光敏管工作，如图甲所示。如图乙，在滑块上安装宽度d为1.00 cm的遮光条，滑块在牵引力作用下由静止开始运动并通过光电门，配套的数字计时器记录了遮光条的遮光时间为4.0 ms。 （1）遮光条通过光电门的平均速度_________m/s（保留2位有效数字）。 （2）为减小用光电门和数字计时器测瞬时速度的误差，使平均速度更接近瞬时速度，下列举措正确的是______________。 A.换用宽度更窄的遮光条 B.增大滑块距光电门的位移 C.让滑块以更大的速度通过光电门 （3）考虑到光电门的光源射出的光有一定的粗细，当遮光条100%遮住光源发出的光时，才认为光被遮住，则第（1）问中的测量值比真实值________________（选填“偏大”或“偏小”）。 （4）某同学设计了如图丙所示的挡光片，换用该挡光片重复上述实验，滑块运动方向及遮光片的长度参量如图丙所示。若数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔为，则滑块通过光电门的瞬时速度________________（用表示）。 二、计算题 6．用气垫导轨和数字计时器能精确地测量物体的瞬时速度。如图所示，滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字毫秒计记录了遮光板通过第一个光电门的时间为，通过第二个光电门的时间为，遮光板的宽度为2.0 cm。问题（2）、（3）中计算结果均保留到小数点后两位。 （1）滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的________________速度表示。 （2）滑块经过第一个光电门时的速度大小为________m/s。 （3）滑块经过第二个光电门时的速度大小为________m/s。 参考答案 1．答案：（1）B（2）丁；交流电（3）A（4）0.40；从C向A 解析：（1）计算速度需要测量小车的位移及时间，打点计时器可测量时间，只需要测量位移，所以仅需要刻度尺，ACD错误，B正确。 （2）题图甲信息给出的本次实验用的是电火花打点计时器，因此选用的是图丁中的电火花打点计时器。电火花打点计时器的电源选用220 V的交流电。 （3）根据题图乙中的数据，可知刻度尺的精确度是毫米，因此刻度尺是毫米刻度尺，A正确，B错误。 （4）纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出，可知纸带上相邻两计数点的时间间隔为，打B点时小车的速度大小是。小车做加速运动，由题图乙可知先打A点，因此速度方向是从C向A。 2．答案：（1）BD（2）①0.280；②图像见解析；速度随时间均匀变化 解析：（1）为了充分利用纸带，减少实验误差，实验时，应该先接通电源，再释放纸带，故AC错误，B正确；因为打点的时间间隔不变，故纸带上的点迹越密集，纸带运动的速度越小，故D正确。 （2）①打D点时小车的速度可以用CE段的平均速度来计算，即，其中，代入数据解得。②作图如图所示，图像为一条倾斜直线，说明小车速度随时间均匀变化。 3．答案：（1）电火花；220 V （2）①0.400；0.721；②图见解析 （3）0.320 解析：（1）题图1中乙是电火花打点计时器，电源采用的是交流220 V。 （2）①每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，可知纸带上相邻两个计数点间的时间间隔是，短时间内中间时刻的瞬时速度可看作这段时间内的平均速度，可得B点的速度大小为点的速度大小为； ②以A点为计时起点，将各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线，如图所示。 （3）由速度时间图像判断，在打A计数点时，小车的速度大小。 4．答案：（1）D （2）A （3）D 解析：（1）由纸带点迹距离可判断，纸带先做加速运动，之后做匀速运动，纸带在“1”点的速度小于在“3”点的速度，故选D。 （2）由纸带可知A、F之间的时间间隔为，根据平均速度定义可知，在计算A、F间的平均速度时，用AF间距除以0.1 s，故选A。 （3）从纸带点迹距离可判断，从A到F可认为纸带做匀速直线运动，在计算“C”点的瞬时速度时，由于B、D更接近C点，理论上，用B、D间的平均速度代替比用A、E间的平均速度代替更准确，A错误；“C”点是BC与CD间的一个点，理论上，能用B、C间或C、D间的平均速度代替，B错误；考虑到测量实际，用B、D间的平均速度代替比用B、E间的平均速度代替不一定更准确，因为B、E间的距离大于B、D间的距离，B、E间距离的测量误差可能相对更小，C错误；考虑到测量实际，用A、D间的平均速度代替比用B、D间的平均速度代替可能更准确，因为A、D间的距离大于B、D间的距离，A、D间距离的测量误差可能相对更小，D正确。 5．答案：（1）2.5（2）A（3）偏大（4） 解析：（1）由得平均速度为； （2）由速度定义式可知，要使平均速度更接近瞬时速度，应使或趋近于0，即应用宽度更窄的遮光条以减小误差，故选A。 （3）题目要求遮光条100%遮住光源发出的光时，才认为光被遮住，如图所示，可知从A开始遮光，到B遮光结束，即的测量值比真实值大。 （4）由题图丙可知滑块通过光电门的瞬时速度。 6．答案：（1）平均 （2）0.08 （3）0.25 解析：（1）由于遮光板的宽度较小，则其经过光电门时的挡光时间较短，根据，可知遮光板通过光电门的平均速度可以近似等于滑块经过光电门的速度。 （2）滑块经过第一个光电门的速度大小为。 （3）滑块经过第二个光电门的速度大小为。 学科网（北京）股份有限公司 $