1.4 实验：用打点计时器测量小车的速度（重难点专练）物理教科版必修第一册

**基本信息** 以“实验基础-操作规范-数据处理”为逻辑链，系统整合打点计时器实验的方法体系，突出科学思维与探究能力培养。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |实验目的、原理与器材|6题|时间等分记录位置，点迹疏密定性判断速度|从实验核心原理出发，建立时间间隔与位移测量的关联| |实验操作步骤与注意事项|6题|先通后放操作逻辑，确保点迹时间间隔均匀|操作规范为数据有效性奠基，强调实验严谨性| |纸带数据的处理（速度计算）|6题|极限逼近求瞬时速度，区分计时点与计数点|从平均速度到瞬时速度，体现科学推理中的极限思想|

1.4 实验：用打点计时器测量小车的速度 题型01 实验目的、原理与器材 题型02 实验操作步骤与注意事项 题型03 纸带数据的处理（速度计算） ▌题型01 实验目的、原理与器材 一、实验目的： ①练习使用打点计时器（电磁打点计时器或电火花计时器）。 ②会用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度。 ③能根据纸带数据绘制小车的v−t 图像，并据此分析小车的运动规律。 二、实验原理： 打点计时器每隔相等的时间间隔（T=0.02s）在纸带上打一个点，记录下小车在不同时刻的位置。 根据纸带上两点间的位移Δx和对应的时间间隔Δt，利用计算速度。时间间隔Δt 取得越短，算出的平均速度就越接近该位置（或该时刻）的瞬时速度，这是实验测量的基本思想。 实验注意事项： 打点计时器应接交流电源（电磁式接4~6V交流，电火花接220V交流），不能接直流。 长木板通常水平放置，由钩码牵引小车运动（若垫高则为了平衡摩擦力，但本基础实验中通常不涉及）。 小车应靠近打点计时器释放，以便纸带充分利用。 思维点拨 实验原理的核心是“用时间等分记录位置”——打点计时器把时间分割成等间隔的片段，我们只需测量这些片段内通过的位移，速度就自然得出。记住：点迹密集处速度小，点迹稀疏处速度大，这是定性判断运动快慢的直观依据。 1．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，不经计算，通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是（     ） A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度 2．关于打点计时器的使用说法正确的是（　　） A．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 B．电磁打点计时器可以记录物体的位移和运动的时间 C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越大 D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越快 3．对于同一电火花计时器，下列说法中正确的是（　　） A．当交流电的频率增大时，打点时间间隔不变 B．当交流电的频率增大时，打点时间间隔变小 C．当纸带运动速度减小时，打点距离间隔变大 D．当纸带运动速度增大时，打点距离间隔不变 4．电火花打点计时器的工作电压为________V，频率为50Hz的________（选填“直流”或“交流”）电源，打点间隔为________s。 5．某同学练习使用打点计时器。打点计时器使用的是____________（填“交流”或“直流”）电源；实验中选取的纸带如图所示，段的距离为，段的距离为，、段的时间间隔均为T，则段的平均速度v=_____________（用题中字母表示）。 6．下图中的甲、乙为高中物理实验中两种常用的打点计时器，请回答下面的问题： (1)图甲是____________（选填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源应采用____________（选填“交流约8V”“交流220V”或“四节干电池”）。 (2)某同学用电磁打点计时器研究物块做直线运动的规律，得到一条纸带，他在纸带上按打点的先后顺序取、、、、、、等若干个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点未画出），相邻计数点的时间间隔用表示，各计数点间的距离如图所示。则：时间间隔为____________s。段表示物块做____________运动（选填“加速”或“减速”）。 ▌题型02 实验操作步骤与注意事项 一、实验操作流程（“安、穿、靠、接、拉、启、关”）： 安：将打点计时器固定在长木板一端，将纸带穿过限位孔。 穿：将纸带一端固定在小车后面（或前端），另一端穿过计时器。 靠：将小车靠近打点计时器（不是远离），使纸带在开始打点时能充分记录。 接：将打点计时器接好交流电源。 拉：用细线连接小车和钩码，跨过定滑轮。 启：先接通电源，待打点稳定后，再释放小车（顺序不可颠倒，否则纸带前段可能无点或点迹不清）。 关：小车运动到另一端时，及时关闭电源，取出纸带。 二、实验注意事项： 打点计时器必须使用交流电（电磁式用低压交流，电火花用220V交流）。 释放小车前，小车要靠近打点计时器，且纸带应拉直。 实验时要先通电后放车，反之会导致纸带上点迹太少或无法打点。 打出纸带后，应选择点迹清晰的纸带进行测量，舍去开头密集的点（通常从第1个清晰点开始选取计数点）。 重复实验时，要更换纸带并重新操作。 思维点拨 实验操作的“先通后放”是高频考点，其深层原因：打点计时器启动瞬间打点不稳定，先通电确保打点均匀后再释放小车，才能保证纸带上点迹的时间间隔严格相等。若先放车，纸带已开始运动但计时器尚未稳定打点，记录的前段位移缺失对应时间，造成数据无效。 7．(1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是______；（多选） A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度 (2)在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．把打点计时器固定在桌子上     B．安好纸带 C．松开纸带让物体带着纸带运动     D．接通低压交流电源 E．取下纸带 F．断开开关 这些步骤正确的排列顺序为______。 (3)如图所示，是某人练习使用打点计时器得到的纸带，若所用电源频率为50Hz。图中直尺的最小单位为______cm。从打下O点到打下H点，共9点，共历时______s，位移______cm，这段时间内纸带运动的平均速度是______m/s。打下G点时的速度是______m/s。（注意最后两空结果保留2位有效数字） 8．根据所学知识填空： (1)在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是__________（直流电，交流电），它们是每隔__________s打一个点。 (2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是 A．先接通电源，后让纸带运动 B．先让纸带运动，再接通电源 C．让纸带运动的同时接通电源 D．先让纸带运动或先接通电源都可以 9．“坚毅”学习小组用如图甲所示的装置测量滑块经过光电门时的瞬时速度。 (1)学习小组的同学用刻度尺测量遮光条的宽度时，刻度尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度___________mm。 (2)接通气源，由静止释放滑块，数字计时器上显示出遮光条经过光电门的遮光时间为，则遮光条通过光电门时滑块的速度大小为___________。（结果保留两位有效数字） (3)本实验利用光电门测滑块的速度，所应用的物理方法是___________。 A．控制变量法 B．极限思维法 C．理想实验法 D．等效替代法 10．某同学做“练习使用打点计时器”的实验： (1)图中的电火花计时器使用的是___________V交流电源。实验过程中，释放小车前，小车应停在___________（填“靠近”或“远离”）电火花计时器的位置。 (2)关于该实验，下列说法正确的是___________。 A．电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．先接通电源，等打点稳定后再释放小车 11．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题。 (1)电磁打点计时器使用的电源是________（填“交流8V”或“交流220V”）电源，实验室使用我国民用电（频率50Hz）时，相邻两个点的时间间隔为________s。 (2)关于本实验，下列说法正确的是 ； A．纸带上打的点越密，说明物体运动的速度越小 B．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小 C．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 D．两种打点计时器使用时都必须用复写纸 (3)如果当时电网中交变电流的频率与正常频率（50Hz）稍有减小，而做实验的同学并不知道，仍按照50Hz进行数据处理，那么速度的测量值与实际值相比________。（选填：偏大、偏小、不变） 12．如图所示，某同学用（数字化实验系统）和斜面，设计了一个测物体瞬时速度的实验，实验中使用的挡光片形状均为，其凸起端的部分用于挡光。第一次实验时，该同学在小车上固定挡光片时，使挡光片的凸起端对齐车头。依次更换四个挡光片，将小车从斜面轨道上同一位置P由静止释放，获得了4组实验数据如下表所示。第二次实验时，他将挡光片左右倒置，使挡光片的凸起端对齐车尾，仍将小车从斜面轨道上同一位置P由静止释放，又得到了4组实验数据（本题未给出）。 不同的挡光片 通过光电门的时间（s） 速度（m/s） A 0.15425 0.520 B 0.11209 0.515 C 0.07255 0.512 D 0.03510 0.506 (1)分析上面表格中的数据，可知：四个挡光片中，最宽的挡光片的宽度_______m（结果保留到小数点后第三位）；表中与小车车头到达光电门时的瞬时速度最接近的是_________m/s。 (2)第二次实验时，他将挡光片左右倒置，使挡光片的凸起端对齐车尾，仍将小车从轨道上同一位置P由静止释放，得到的4组实验数据分别与第一次实验数据比较，每组数据中测量的通过光电门的时间都应该_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次实验的数据。 (3)在进行误差分析时，结合上面表格中的数据，该同学想到：第一问第二空的结果应该（选填“大于”、“小于”或“等于”）_________真实值。 ▌题型03 纸带数据的处理（速度计算） 一、选取计数点： 为便于测量，通常每隔4个计时点（或每隔0.1s）取一个计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.02×5=0.10s。 二、速度计算的两种情形： 速度类型 计算方法 说明 平均速度 ，Δx 为两计数点间位移，Δt 为对应时间 求任意两点间（或某几段间）的整体快慢 瞬时速度 选取包含待测点在内的极短时间间隔Δt，测量该极短间隔内的位移Δx，用近似作为该点的瞬时速度 Δt 越短（如相邻两点间），近似程度越高 三、易错分析： 混淆“计时点”和“计数点”的时间间隔（前者0.02s，后者视选取方式而定）。 位移读数时未对齐刻度尺零刻度，或未按题目要求估读。 单位换算错误（如将1.20cm直接当作1.20m代入计算）。 思维点拨 极限逼近思想：瞬时速度的精确值本应是 Δt→0 时的平均速度，实验中无法实现，故用“尽量短的Δt”来近似。在纸带处理中，这个“尽量短”通常就是相邻两点间的时间间隔T（0.02s或0.1s）。解题时牢记：求哪一点的瞬时速度，就找离它最近的那一段位移来算平均速度，这就是实验测量的本质，并不需要额外的复杂公式。 13．(1)下列关于使用电磁打点计时器的说法正确的是 。 A．使用电磁打点计时器时，应使用220伏交流电源 B．使用打点计时器时，先接通电源，还是先拉动纸带都可以 C．使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与两限位孔连线平行 D．打点计时器只能连续工作很短时间，打点之后要立即关闭电源 (2)某次实验，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个点，依次标记为B、C、D、E、F、G。 ①纸带的运动是__________（选填“加速”“匀速”或“减速”）运动； ②在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是_________； ③打B点时纸带的瞬时速度为_________。 ④若实验时突然发现实际电源频率低于50Hz，数据计算时仍然是按每隔打一个点来处理的，则测出的B点瞬时速度数值与实际速度相比__________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 14．在探究小车做匀变速直线运动的规律的实验中，用到如图甲、乙所示的两种打点计时器。 (1)图乙是___________（填“电磁打点计时器”或“电火花打点计时器”），其电源采用的是___________（填“交流约”或“交流”）； (2)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是___________； A．在测量物体速度时，应先让物体运动，后接通打点计时器的电源 B．电磁打点计时器和电火花打点计时器可以使用同样的电源 C．使用的电源频率越低，打点的时间间隔就越大 D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快 (3)某次实验中得到一条如图丙所示的纸带，纸带上相邻计数点间还有四个点没画出来，用刻度尺测得间的距离分别为，，计时器打点频率为。则相邻两个计数点间的时间间隔为___________s。从点到点纸带的平均速度大小为___________m/s；打点时小车的速度大小___________；（结果保留两位有效数字） 15．用如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有_____（填正确答案标号）。 A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记、、、四个计数点（相邻计数点间还有四个点未画出），则点的读数为_____cm。已知打点计时器每隔打一个点，则在打下点时，小车的瞬时速度为_____（计算结果保留3位有效数字）。 16．某同学利用如图1所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)电磁打点计时器是一种使用 ___________ （选填“交流”或“直流”）电源的计时仪器，它的工作电压为 ___________ （选填“高压”或“低压”），当电源的频率为50Hz时，它每隔 ___________s打一次点； (2)某同学实验中获得一条纸带，如图2所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50Hz，则打A点时小车运动的速度大小vA=___________m/s，小车从A点运动到D点的平均速度大小v=___________m/s；（结果要求保留两位有效数字） (3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使平均速度的测量值比实际值偏 ___________ 。（选填“大”或“小”） 17．如图所示，图甲是电磁打点计时器的示意图，图乙是该打点计时器在某次实验中打出的纸带。 (1)关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是______（填选项前字母）。 A．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小 B．电磁打点计时器的工作电压约为8V，可以用6节1.5V的干电池供电 C．在使用打点计时器时，当接入电源频率为50Hz时，则每0.2s打一个点 D．选用平整的纸带，不让纸带卷曲歪斜，有利于减小纸带与电磁打点计时器的限位孔之间的摩擦 (2)某同学按正确的操作实验时，打点计时器在纸带上打出一系列点，处理时每隔1个点取一个计数点，标上字母A、B、C、D、E、F（中间的点未画出），如图乙所示，已知交流电源的频率为50Hz．某同学用毫米刻度尺进行测量间距分别为、、、、．由读出数据可计算出打下AF段纸带时重物的平均速度为______m/s（保留三位有效数字）。 (3)打点计时器打下C点时物体的瞬时速度______m/s（保留两位有效数字）。 18．(1)如图所示是电火花计时器的示意图。电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用______（选填“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50Hz时，每隔______s打一次点。电磁打点计时器的工作电压是______V，电火花计时器的工作电压是______V，其工作时的基本步骤如下： A、当纸带完全通过电火花计时器后，立即关闭电源 B、将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座 C、将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器 D、接通开关，听到放电声，立即拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是______。（按顺序填写步骤编号） (2)用气垫导轨和光电门能更精确地测量物体的瞬时速度。如图甲所示，含遮光条的滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间，已知遮光条的宽度如图乙AB间距离，则为______cm，则滑块通过该光电门的速度大小为______m/s（计算结果保留两位有效数字）。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4 实验：用打点计时器测量小车的速度 题型01 实验目的、原理与器材 题型02 实验操作步骤与注意事项 题型03 纸带数据的处理（速度计算） ▌题型01 实验目的、原理与器材 一、实验目的： ①练习使用打点计时器（电磁打点计时器或电火花计时器）。 ②会用打点计时器测量小车的平均速度和瞬时速度。 ③能根据纸带数据绘制小车的v−t 图像，并据此分析小车的运动规律。 二、实验原理： 打点计时器每隔相等的时间间隔（T=0.02s）在纸带上打一个点，记录下小车在不同时刻的位置。 根据纸带上两点间的位移Δx和对应的时间间隔Δt，利用计算速度。时间间隔Δt 取得越短，算出的平均速度就越接近该位置（或该时刻）的瞬时速度，这是实验测量的基本思想。 实验注意事项： 打点计时器应接交流电源（电磁式接4~6V交流，电火花接220V交流），不能接直流。 长木板通常水平放置，由钩码牵引小车运动（若垫高则为了平衡摩擦力，但本基础实验中通常不涉及）。 小车应靠近打点计时器释放，以便纸带充分利用。 思维点拨 实验原理的核心是“用时间等分记录位置”——打点计时器把时间分割成等间隔的片段，我们只需测量这些片段内通过的位移，速度就自然得出。记住：点迹密集处速度小，点迹稀疏处速度大，这是定性判断运动快慢的直观依据。 1．电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，不经计算，通过测量可以从纸带上直接得到的物理量是（     ） A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度 【答案】B 【详解】A．时间间隔是通过数纸带上的点的间隔个数，结合已知的打点周期推算得到的，不需要通过测量得到，故A错误； B．位移是纸带上两个点之间的距离，可以直接用刻度尺测量得到，不需要计算，故B正确； CD．平均速度、瞬时速度需要用位移除以对应时间，必须经过计算才能得到，故CD错误。 故选B。 2．关于打点计时器的使用说法正确的是（　　） A．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 B．电磁打点计时器可以记录物体的位移和运动的时间 C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越大 D．纸带上打的点越密，说明物体运动的越快 【答案】B 【详解】A．测量物体速度时，为了有效利用纸带，应先接通电源，后释放纸带，A错误； B．电磁打点计时器频率确定，打点周期确定，通过测量打点之间的距离，可知物体运动的位移，B正确； C．频率和周期的关系： 可知频率越大，打点的时间间隔越短，C错误； D．纸带上打点越密集，说明相同时间间隔位移越小，物体运动越慢，D错误。 故选B。 3．对于同一电火花计时器，下列说法中正确的是（　　） A．当交流电的频率增大时，打点时间间隔不变 B．当交流电的频率增大时，打点时间间隔变小 C．当纸带运动速度减小时，打点距离间隔变大 D．当纸带运动速度增大时，打点距离间隔不变 【答案】B 【详解】AB．由可知，交流电频率增大时，打点时间间隔变小，故A错误，B正确； C．打点时间间隔由交流电频率决定、保持不变，由可知，纸带运动速度减小时，打点距离间隔变小，故C错误； D．打点时间间隔保持不变，由可知，纸带运动速度增大时，打点距离间隔变大，故D错误。 故选B。 4．电火花打点计时器的工作电压为________V，频率为50Hz的________（选填“直流”或“交流”）电源，打点间隔为________s。 【答案】 220 交流 0.02 【详解】[1][2][3电火花打点计时器的工作电压为220V，频率为50Hz的交流电源，打点间隔为0.02s。 5．某同学练习使用打点计时器。打点计时器使用的是____________（填“交流”或“直流”）电源；实验中选取的纸带如图所示，段的距离为，段的距离为，、段的时间间隔均为T，则段的平均速度v=_____________（用题中字母表示）。 【答案】 交流 【详解】[1]打点计时器需要使用交流电源； [2]平均速度等于总位移比总时间，即 6．下图中的甲、乙为高中物理实验中两种常用的打点计时器，请回答下面的问题： (1)图甲是____________（选填“电磁”或“电火花”）打点计时器，电源应采用____________（选填“交流约8V”“交流220V”或“四节干电池”）。 (2)某同学用电磁打点计时器研究物块做直线运动的规律，得到一条纸带，他在纸带上按打点的先后顺序取、、、、、、等若干个计数点（每相邻两个计数点之间还有4个点未画出），相邻计数点的时间间隔用表示，各计数点间的距离如图所示。则：时间间隔为____________s。段表示物块做____________运动（选填“加速”或“减速”）。 【答案】(1) 电磁 交流约8V (2) 0.1 加速 【详解】（1）①[1][2]如图甲，这是一个电磁打点计时器，这种打点计时器的工作电源须是交流约8V的交流电源。 （2）②[1]根据打点周期为0.02s，每相邻两个计数点之间还有4个点，时间间隔为t=0.02×5s=0.1s [2]根据由O到F，点与点间距越来越大，则物块做加速运动。 ▌题型02 实验操作步骤与注意事项 一、实验操作流程（“安、穿、靠、接、拉、启、关”）： 安：将打点计时器固定在长木板一端，将纸带穿过限位孔。 穿：将纸带一端固定在小车后面（或前端），另一端穿过计时器。 靠：将小车靠近打点计时器（不是远离），使纸带在开始打点时能充分记录。 接：将打点计时器接好交流电源。 拉：用细线连接小车和钩码，跨过定滑轮。 启：先接通电源，待打点稳定后，再释放小车（顺序不可颠倒，否则纸带前段可能无点或点迹不清）。 关：小车运动到另一端时，及时关闭电源，取出纸带。 二、实验注意事项： 打点计时器必须使用交流电（电磁式用低压交流，电火花用220V交流）。 释放小车前，小车要靠近打点计时器，且纸带应拉直。 实验时要先通电后放车，反之会导致纸带上点迹太少或无法打点。 打出纸带后，应选择点迹清晰的纸带进行测量，舍去开头密集的点（通常从第1个清晰点开始选取计数点）。 重复实验时，要更换纸带并重新操作。 思维点拨 实验操作的“先通后放”是高频考点，其深层原因：打点计时器启动瞬间打点不稳定，先通电确保打点均匀后再释放小车，才能保证纸带上点迹的时间间隔严格相等。若先放车，纸带已开始运动但计时器尚未稳定打点，记录的前段位移缺失对应时间，造成数据无效。 7．(1)电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，根据打点计时器打出的纸带，我们可以从纸带上直接得到的物理量是______；（多选） A．时间间隔 B．位移 C．平均速度 D．瞬时速度 (2)在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．把打点计时器固定在桌子上     B．安好纸带 C．松开纸带让物体带着纸带运动     D．接通低压交流电源 E．取下纸带 F．断开开关 这些步骤正确的排列顺序为______。 (3)如图所示，是某人练习使用打点计时器得到的纸带，若所用电源频率为50Hz。图中直尺的最小单位为______cm。从打下O点到打下H点，共9点，共历时______s，位移______cm，这段时间内纸带运动的平均速度是______m/s。打下G点时的速度是______m/s。（注意最后两空结果保留2位有效数字） 【答案】(1)AB (2)ABDCFE (3) 0.1 0.16 11.40 0.71 1.3 【详解】（1）可以从纸带上直接得到的物理量是时间间隔和位移；平均速度和瞬时速度需要通过计算得到。 故选AB。 （2）在使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，先把打点计时器固定在桌子上，安好纸带；实验时，先接通低压交流电源，再松开纸带让物体带着纸带运动；然后断开开关，取下纸带。故正确的排列顺序为ABDCFE。 （3）[1]由图可知直尺的最小单位为0.1cm。 [2][3][4]从打下O点到打下H点，共9点，共历时 位移大小为 这段时间内纸带运动的平均速度为 [5]打下G点时的速度为 8．根据所学知识填空： (1)在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50Hz，常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是__________（直流电，交流电），它们是每隔__________s打一个点。 (2)接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是 A．先接通电源，后让纸带运动 B．先让纸带运动，再接通电源 C．让纸带运动的同时接通电源 D．先让纸带运动或先接通电源都可以 【答案】(1) 交流电 0.02 (2)A 【详解】（1）[1][2]常用的电磁打点计时器和电火花计时器使用的是交流电，它们是打点时间间隔为 （2）接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是先接通电源，后让纸带运动。故选A。 9．“坚毅”学习小组用如图甲所示的装置测量滑块经过光电门时的瞬时速度。 (1)学习小组的同学用刻度尺测量遮光条的宽度时，刻度尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度___________mm。 (2)接通气源，由静止释放滑块，数字计时器上显示出遮光条经过光电门的遮光时间为，则遮光条通过光电门时滑块的速度大小为___________。（结果保留两位有效数字） (3)本实验利用光电门测滑块的速度，所应用的物理方法是___________。 A．控制变量法 B．极限思维法 C．理想实验法 D．等效替代法 【答案】(1)8.0 (2)0.20 (3)B 【详解】（1）刻度尺的分度值为1mm,则遮光条的宽度8.0mm。 （2）遮光条通过光电门时滑块的速度大小为 （3）本实验利用光电门测滑块的速度，所应用的物理方法是极限思维法，故选B。 10．某同学做“练习使用打点计时器”的实验： (1)图中的电火花计时器使用的是___________V交流电源。实验过程中，释放小车前，小车应停在___________（填“靠近”或“远离”）电火花计时器的位置。 (2)关于该实验，下列说法正确的是___________。 A．电源电压越高，每打两个点的时间间隔就越短 B．打点计时器应放在长木板有滑轮的一端 C．先接通电源，等打点稳定后再释放小车 【答案】(1) 220 靠近 (2)C 【详解】（1）[1]图中的电火花计时器使用的是220V交流电源； [2]实验过程中，释放小车前，小车要靠近电火花计时器。 （2）A．每打两个点的时间间隔与电源的频率有关，与电源的电压无关，故A错误； B．为了充分利用纸带，释放小车时小车要靠近打点计时器，远离有滑轮一端，故B错误； C．实验中为了稳定后再打点同时保证能充分利用纸带，应先接通电源再释放小车，故C正确。 故选C。 11．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题。 (1)电磁打点计时器使用的电源是________（填“交流8V”或“交流220V”）电源，实验室使用我国民用电（频率50Hz）时，相邻两个点的时间间隔为________s。 (2)关于本实验，下列说法正确的是 ； A．纸带上打的点越密，说明物体运动的速度越小 B．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小 C．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 D．两种打点计时器使用时都必须用复写纸 (3)如果当时电网中交变电流的频率与正常频率（50Hz）稍有减小，而做实验的同学并不知道，仍按照50Hz进行数据处理，那么速度的测量值与实际值相比________。（选填：偏大、偏小、不变） 【答案】(1) 交流8V 0.02/ (2)AB (3)偏大 【详解】（1）[1] 电磁打点计时器使用的电源是交流8V电源。 [2] （2）A．相邻两点时间间隔相等，点越密代表位移越小，则速度也越小，故A正确； B．由于，电源频率越高，时间间隔越小，故B正确； C．在测量物体速度时，应先接通打点计时器的电源，待打点稳定后，再让物体运动，故C错误； D．电磁打点计时器使用复写纸，电火花计时器使用墨粉纸盘，故D错误。 故选AB。 （3）通过前后两点间的平均速度近似瞬时速度得到速度的测量值，则 计算测量值时，按照50Hz进行计算 计算实际值时，按照实际频率计算，实际频率偏小，假设实际频率为40Hz，则 所以，速度的测量值与实际值相比偏大 12．如图所示，某同学用（数字化实验系统）和斜面，设计了一个测物体瞬时速度的实验，实验中使用的挡光片形状均为，其凸起端的部分用于挡光。第一次实验时，该同学在小车上固定挡光片时，使挡光片的凸起端对齐车头。依次更换四个挡光片，将小车从斜面轨道上同一位置P由静止释放，获得了4组实验数据如下表所示。第二次实验时，他将挡光片左右倒置，使挡光片的凸起端对齐车尾，仍将小车从斜面轨道上同一位置P由静止释放，又得到了4组实验数据（本题未给出）。 不同的挡光片 通过光电门的时间（s） 速度（m/s） A 0.15425 0.520 B 0.11209 0.515 C 0.07255 0.512 D 0.03510 0.506 (1)分析上面表格中的数据，可知：四个挡光片中，最宽的挡光片的宽度_______m（结果保留到小数点后第三位）；表中与小车车头到达光电门时的瞬时速度最接近的是_________m/s。 (2)第二次实验时，他将挡光片左右倒置，使挡光片的凸起端对齐车尾，仍将小车从轨道上同一位置P由静止释放，得到的4组实验数据分别与第一次实验数据比较，每组数据中测量的通过光电门的时间都应该_________（选填“大于”、“小于”或“等于”）第一次实验的数据。 (3)在进行误差分析时，结合上面表格中的数据，该同学想到：第一问第二空的结果应该（选填“大于”、“小于”或“等于”）_________真实值。 【答案】(1) 0.080 0.506 (2)小于 (3)大于 【详解】（1）[1]根据 可知各挡光片的宽度为，，， 则最宽的挡光片的宽度为0.080m； [2]挡光片的宽度越小，平均速度越接近瞬时速度，故根据[1]中的计算，最窄，则与小车车头到达光电门时的瞬时速度最接近的是0.506m/s。 （2）若挡光片倒装，则碰到光电门的位移变长，加速时间变长，则速度变大，通过光电门的时间变短，故每组数据中测量的通过光电门的时间都应该小于第一次实验的数据。 （3）小车的运动为加速运动，第一问第二空的结果等于挡光片通过光电门的平均速度，大于小车车头刚到达光电门时的速度，故第一问第二空的结果应该大于真实值。 ▌题型03 纸带数据的处理（速度计算） 一、选取计数点： 为便于测量，通常每隔4个计时点（或每隔0.1s）取一个计数点，相邻计数点间的时间间隔T=0.02×5=0.10s。 二、速度计算的两种情形： 速度类型 计算方法 说明 平均速度 ，Δx 为两计数点间位移，Δt 为对应时间 求任意两点间（或某几段间）的整体快慢 瞬时速度 选取包含待测点在内的极短时间间隔Δt，测量该极短间隔内的位移Δx，用近似作为该点的瞬时速度 Δt 越短（如相邻两点间），近似程度越高 三、易错分析： 混淆“计时点”和“计数点”的时间间隔（前者0.02s，后者视选取方式而定）。 位移读数时未对齐刻度尺零刻度，或未按题目要求估读。 单位换算错误（如将1.20cm直接当作1.20m代入计算）。 思维点拨 极限逼近思想：瞬时速度的精确值本应是 Δt→0 时的平均速度，实验中无法实现，故用“尽量短的Δt”来近似。在纸带处理中，这个“尽量短”通常就是相邻两点间的时间间隔T（0.02s或0.1s）。解题时牢记：求哪一点的瞬时速度，就找离它最近的那一段位移来算平均速度，这就是实验测量的本质，并不需要额外的复杂公式。 13．(1)下列关于使用电磁打点计时器的说法正确的是 。 A．使用电磁打点计时器时，应使用220伏交流电源 B．使用打点计时器时，先接通电源，还是先拉动纸带都可以 C．使用打点计时器时，拉动纸带的方向应与两限位孔连线平行 D．打点计时器只能连续工作很短时间，打点之后要立即关闭电源 (2)某次实验，打点计时器使用的交流电的频率为50Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的几个点模糊，因此从A点开始每打五个点取一个点，依次标记为B、C、D、E、F、G。 ①纸带的运动是__________（选填“加速”“匀速”或“减速”）运动； ②在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是_________； ③打B点时纸带的瞬时速度为_________。 ④若实验时突然发现实际电源频率低于50Hz，数据计算时仍然是按每隔打一个点来处理的，则测出的B点瞬时速度数值与实际速度相比__________（选填“偏大”“偏小”或“相等”）。 【答案】(1)CD (2) 加速 偏大 【详解】（1）A．电磁打点计时器，应使用4-8伏交流电源，A错误； B．实验时应当先接通电源，再拉动纸带，这样可有效地利用纸带，B错误； C．为减小摩擦，拉动纸带的方向应当与两限位孔连线平行，C正确； D．打点计时器不能长时间连续工作，只能连续工作很短时间，打点完毕后应立即关闭电源，D正确。 故选CD； （2）①从A点开始各相邻计数点间的时间间隔为，每隔纸带运动的位移依次增大，说明纸带的速度是增大的，故纸带的运动是加速运动； ②在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度为 ③根据匀变速直线运动的规律，打B点时的瞬时速度等于AC段的平均速度 有 ④打点周期与交流电的周期相同，，当电源频率低于时，实际打点周期将变大，而进行计算时，仍然用，因此测出的瞬时速度数值将比实际速度大。 14．在探究小车做匀变速直线运动的规律的实验中，用到如图甲、乙所示的两种打点计时器。 (1)图乙是___________（填“电磁打点计时器”或“电火花打点计时器”），其电源采用的是___________（填“交流约”或“交流”）； (2)关于打点计时器的使用，下列说法正确的是___________； A．在测量物体速度时，应先让物体运动，后接通打点计时器的电源 B．电磁打点计时器和电火花打点计时器可以使用同样的电源 C．使用的电源频率越低，打点的时间间隔就越大 D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快 (3)某次实验中得到一条如图丙所示的纸带，纸带上相邻计数点间还有四个点没画出来，用刻度尺测得间的距离分别为，，计时器打点频率为。则相邻两个计数点间的时间间隔为___________s。从点到点纸带的平均速度大小为___________m/s；打点时小车的速度大小___________；（结果保留两位有效数字） 【答案】(1) 电火花打点计时器 交流220V (2)C (3) 【详解】（1）[1][2]图乙是电火花打点计时器，其电源采用的是交流220V。 （2）A．在测量物体速度时，为了充分利用纸带，应先接通打点计时器的电源，后让物体运动，故A错误； B．电磁打点计时器和电火花打点计时器可以使用的交流电源电压值不一样，故B错误； C．根据，可知使用的电源频率越低，打点的时间间隔就越大，故C正确； D．纸带上打的点越密，说明相同时间内位移越小，物体运动得越慢，故D错误。 故选C。 （3）[1]纸带上相邻计数点间还有四个点没画出来，则相邻计数点的时间间隔为 [2]从点到点的位移为，时间为 可知从点到点纸带的平均速度大小为 [3]根据匀变速直线运动中间时刻速度等于该段过程的平均速度，则打点B时小车的速度大小为 15．用如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： (1)下列实验要求或操作，正确的有_____（填正确答案标号）。 A．必须使用交流电源 B．钩码质量必须远小于小车质量 C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D．小车应靠近打点计时器释放 E．先接通电源，再释放小车 (2)图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记、、、四个计数点（相邻计数点间还有四个点未画出），则点的读数为_____cm。已知打点计时器每隔打一个点，则在打下点时，小车的瞬时速度为_____（计算结果保留3位有效数字）。 【答案】(1)ADE (2) 7.40 0.610 【详解】（1）A．依据打点计时器工作原理可知打点计时器需要使用交流电源，故A正确； BC．在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中，不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上拉力是否近似等于重力，因此不需要满足钩码质量必须远小于小车质量这个条件，故BC错误； D．为了能多打出一些点便于数据处理，提高纸带的利用率，小车应靠近打点计时器释放，故D正确； E．为了提高纸带的利用率，实验时应先接通电源，再释放小车，故E正确。 故选ADE。 （2）[1] 刻度尺的最小分度值为1mm，根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，所以c点的读数为7.40cm； [2] 近似取相邻两计数点的平均速度代替该点的瞬时速度，即在打下c点时，小车的瞬时速度为 16．某同学利用如图1所示装置研究小车的匀变速直线运动。 (1)电磁打点计时器是一种使用 ___________ （选填“交流”或“直流”）电源的计时仪器，它的工作电压为 ___________ （选填“高压”或“低压”），当电源的频率为50Hz时，它每隔 ___________s打一次点； (2)某同学实验中获得一条纸带，如图2所示，其中两相邻计数点间有四个点未画出。已知所用电源的频率为50Hz，则打A点时小车运动的速度大小vA=___________m/s，小车从A点运动到D点的平均速度大小v=___________m/s；（结果要求保留两位有效数字） (3)如果当时电网中交变电流的频率是f=49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使平均速度的测量值比实际值偏 ___________ 。（选填“大”或“小”） 【答案】(1) 交流 低压 0.02 (2) 0.34 0.40 (3)大 【详解】（1）[1][2]电磁打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，它的工作电压为低压； [3]当电源的频率为50Hz时，由周期与频率的关系，则它的打点时间间隔为 （2）[1]因纸带上两相邻计数点间有四个点未画出，所以打相邻两计数点的时间间隔为t＝5×0.02s＝0.1s 根据打点纸带测量速度的原理，可得打A点时小车运动的速度大小：vA [2]小车从A点运动到D点的平均速度大小 （3）如果当时电网中交变电流的频率是f＝49Hz，则实际打点周期变大，即打相邻两计数点的实际时间变大，而做实验的同学仍按原打点周期计算，可知由此引起的系统误差将使平均速度的测量值比实际值偏大。 17．如图所示，图甲是电磁打点计时器的示意图，图乙是该打点计时器在某次实验中打出的纸带。 (1)关于打点计时器的使用，下列说法中正确的是______（填选项前字母）。 A．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小 B．电磁打点计时器的工作电压约为8V，可以用6节1.5V的干电池供电 C．在使用打点计时器时，当接入电源频率为50Hz时，则每0.2s打一个点 D．选用平整的纸带，不让纸带卷曲歪斜，有利于减小纸带与电磁打点计时器的限位孔之间的摩擦 (2)某同学按正确的操作实验时，打点计时器在纸带上打出一系列点，处理时每隔1个点取一个计数点，标上字母A、B、C、D、E、F（中间的点未画出），如图乙所示，已知交流电源的频率为50Hz．某同学用毫米刻度尺进行测量间距分别为、、、、．由读出数据可计算出打下AF段纸带时重物的平均速度为______m/s（保留三位有效数字）。 (3)打点计时器打下C点时物体的瞬时速度______m/s（保留两位有效数字）。 【答案】(1)AD (2) (3) 【详解】（1）A．打点周期 电源频率越高，周期越小，打点间隔越小，故A正确； B．电磁打点计时器使用低压交流电源，干电池为直流电源，不能供电，故B错误；C．50Hz电源的打点周期为，每打一个点，故C错误； D．纸带平整可减小与限位孔的摩擦，故D正确； 故选AD。 （2）平均速度公式为 每隔1个点取计数点，相邻计数点时间间隔 到共5个间隔，总时间 （3）匀变速直线运动中，某点瞬时速度等于相邻两点间平均速度，由，， 则 18．(1)如图所示是电火花计时器的示意图。电火花计时器和电磁打点计时器一样，工作时使用______（选填“交流”或“直流”）电源，当电源的频率是50Hz时，每隔______s打一次点。电磁打点计时器的工作电压是______V，电火花计时器的工作电压是______V，其工作时的基本步骤如下： A、当纸带完全通过电火花计时器后，立即关闭电源 B、将电火花计时器电源插头插入相应的电源插座 C、将纸带从墨粉纸盘下面穿过电火花计时器 D、接通开关，听到放电声，立即拖动纸带运动 上述步骤正确的顺序是______。（按顺序填写步骤编号） (2)用气垫导轨和光电门能更精确地测量物体的瞬时速度。如图甲所示，含遮光条的滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间，已知遮光条的宽度如图乙AB间距离，则为______cm，则滑块通过该光电门的速度大小为______m/s（计算结果保留两位有效数字）。 【答案】(1) 交流 (2) 【详解】（1）[1][2]电火花计时器是使用交流电源的计时仪器；当电源的频率为50Hz时，它每隔0.02s打一次点。 [3][4]电磁打点计时器的工作电压是V，电火花计时器的工作电压是V。 [5]实验步骤要遵循先安装器材后进行实验的原则进行，故先安装纸带（C）、再接电源（B）、接通电源开关（D）、打点后关闭电源（A），即正确的顺序是CBDA。 （2）[1]由图乙可知，遮光条的宽度为。 [2]滑块通过该光电门的速度大小为 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 1.4 实验：用打点计时器测量小车的速度 ▌题型01 实验目的、原理与器材 1.B 2.B 3.B 4. 220 交流 0.02 5. 交流 6.(1)电磁 交流约8V (2)0.1 加速 ▌题型02 实验操作步骤与注意事项 7.(1)AB (2)ABDCFE (3)0.1 0.16 11.40 0.71 1.3 8.(1)交流电 0.02 (2)A 9.(1)8.0 (2)0.20 (3)B 10.(1)220 靠近 (2)C 11.(1)交流8V 0.02/ (2)AB (3)偏大 12.(1) 0.080 0.506 (2)小于 (3)大于 ▌题型03 纸带数据的处理（速度计算） 13.(1)CD (2)加速 偏大 14.(1)电火花打点计时器 交流220V (2)C (3) 15.(1)ADE (2)7.40 0.610 16.(1)交流 低压 0.02 (2)0.34 0.40 (3)大 17.(1)AD (2) (3) 18.(1)交流 (2) 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $