第2章 第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律分层训练 能力提升-【优学精讲】2026-2027学年高中物理必修第一册教用Word（人教版）

**基本信息** 聚焦“探究小车速度随时间变化规律”实验，通过基础操作、数据处理到误差分析的分层设计，强化物理观念与科学探究能力，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|打点计时器类型及电源、纸带连接、实验操作规范|以选择填空考查仪器识别与基本操作，夯实物理观念| |进阶层|瞬时速度计算、v-t图像绘制与分析|通过纸带数据处理和图像判断，培养科学思维中的科学推理| |综合层|实验步骤排序、计数点时间间隔、误差分析|结合完整实验流程与误差讨论，提升科学探究能力|

1．某同学利用图甲所示的装置“探究小车的速度随时间变化规律”。 (1)图乙是________(选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)，电源采用的是________(选填“8 V交流”“220 V交流”或“四节干电池”)。 (2)实验时图丙中的纸带的________(选填“左”或“右”)端与小车相连。 (3)实验中必要的措施是________。 A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．牵引小车的钩码个数越多越好 D．长木板一定要水平摆放，不能一端高一端低 解析：(1)题图乙是电火花计时器，电源采用的是220 V交流。 (2)纸带的左端点迹密集，打点时速度较小，可知实验时题图丙纸带的左端与小车相连。 (3)实验中应使细线与长木板平行，故A正确；先释放小车再接通电源，只能在纸带的后面部分打点，故应先接通电源再释放小车，故B正确；钩码个数应适当，钩码个数少，打的点很密，钩码个数多，打的点少，都会带来实验误差，故C错误；长木板是否水平对该实验没有影响，故D错误。 答案：(1)电火花计时器　220 V交流　(2)左　(3)AB 2．某实验小组同学利用电磁打点计时器做“探究小车速度随时间变化的规律”实验。装置如图甲所示，在调整好仪器后，通过正确操作得到点迹清晰的纸带。 (1)某同学通过实验得到的小车运动情况的纸带如图乙所示，他进行如下数据处理：在纸带上选取六个连续点迹A、B、C、D、E、F并测得A、C两点间的距离为x1，已知打点计时器所用的交流电源的频率为f，则打点计时器在纸带上打下B点时小车运动的瞬时速度大小vB＝________。 (2)两位同学用同一组实验数据，分别作出的小车运动的vt图像如图丙、丁所示，你认为正确的是________。 解析：(1)用一段很短时间内的平均速度替代中间时刻某点的瞬时速度，则有vB＝，且f＝，解得vB＝。 (2)作图时，应尽可能使较多的点落在直线上，且不在直线上的点应尽量分布在直线的两侧，相差较远的点应舍去，故选丙。 答案：(1)　(2)丙 3．(2026·广东江门市期中)(1)打点计时器和数字计时器是高中物理研究物体运动中重要的实验仪器，图甲、乙所示的两种打点计时器是高中物理实验中常用的打点计时器，图丙为连接光电门的数字计时器。请回答下面的问题： ①图甲是____________(选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)，电源采用的是________(选填“交流4～6 V”“交流220 V”或“四节干电池”)； ②图丙中，若已知物体挡光宽度为d，物体经过光电门用时为t，则可以近似认为物体通过光电门的瞬时速度的表达式为v＝________。 (2)研究小车匀变速直线运动的实验装置如图丁所示，其中斜面倾角θ可调，打点计时器每隔0.02 s打一次点，纸带上计数点的间距如图戊所示，其中每相邻两点之间还有4个计时点未画出。 ①部分实验步骤如下： A．测量完毕，关闭电源，取出纸带 B．接通电源，待打点计时器工作稳定后放开小车 C．将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连 D．把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 上述实验步骤的正确顺序是________(用字母填写)； ②图戊中标出的相邻两计时点的时间间隔T1＝________s，相邻两计数点的时间间隔T＝________s； ③计数点4对应的瞬时速度大小v4＝________，计数点5对应的瞬时速度大小v5＝________。(以上两空均用字母表示) 解析：(1)①题图甲需要用到振针和复写纸，是电磁打点计时器，电源采用的是交流4～6 V。 ②极短时间内的平均速度大小可以近似认为是该时刻的瞬时速度大小，则物体通过光电门的瞬时速度的表达式为v＝。 (2)①安排实验步骤要本着先安装器材，然后进行实验的思路进行，在实验过程中应先固定打点计时器，再放置小车，然后打开电源，释放小车，最后关闭电源，取出纸带，所以正确的顺序是DCBA。 ②由题可知相邻两计时点的时间间隔T1＝0.02 s；因为每相邻两点之间还有4个计时点未画出，故相邻的两个计数点间的时间间隔T＝5×0.02 s＝0.1 s。 ③计数点4对应的瞬时速度大小v4＝；计数点5对应的瞬时速度大小v5＝。 答案：(1)①电磁打点计时器　交流4～6 V　② (2)①DCBA　②0.02　0.1　③　 4．某同学用图甲所示的装置探究匀变速直线运动的规律，得到一条纸带如图乙所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个打点计时器打出的点没有画出。 (1)经过测量并计算得到打下B、C、D、E、F各点时小车的瞬时速度如表所示。 对应点 B C D E F v/(m·s－1) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 (2)根据(1)中得到的数据，以打下A点时对应的时刻为t＝0时刻，在坐标系中作出vt图像如图丙所示，利用图像求得小车的加速度a＝________m/s2(结果保留2位有效数字)。 (3)若该同学处理数据时每隔3个点取一个计数点，但计算速度时却把相邻计数点时间间隔用0.1 s代入计算，则因此算出的速度数值与真实的速度数值相比________(选填“偏大”或“偏小”)。求得的加速度a数值与真实的加速度数值相比________(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 解析：(2)由vt图像中图线的斜率表示加速度可得，小车的加速度a＝＝ m/s2≈0.40 m/s2。 (3)若该同学处理数据时每隔3个点取一个计数点，可知相邻两计数点间的时间间隔是0.08 s，但计算速度时却把相邻计数点时间间隔用0.1 s代入计算，由v＝可知，算出的速度数值与真实的速度数值相比偏小。 由a＝计算加速度，由于时间偏大，则求得的加速度a数值与真实的加速度数值相比偏小。 答案：(2)0.40　(3)偏小　偏小 5．(2026·北京石景山区期中)用图1所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律，获得一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点A(t＝0)，然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点(相邻两个计数点之间还有四个点未画出)，如图2所示。 以速度v为纵轴、时间t为横轴建立直角坐标系，在坐标纸上描点连线，如图3所示。 结合上述实验步骤，请你完成下列任务： (1)除了图1中的器材，实验中还需要使用的有________(填选项前的字母)。 A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 C．刻度尺 D．秒表 (2)观察图3中的vt图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是________________________。其中vt图像斜率的物理意义是________________________________________________________________________。 (3)描绘vt图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对Δt的要求是________(选填“越小越好”或“与大小无关”)；从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差__________(选填“有关”或“无关”)。 解析：(1)打点计时器需要电压合适的50 Hz交流电源，故A正确，B错误；测量纸带上计数点之间距离需要用到刻度尺，打点计时器可以测量时间，故不需要秒表，故C正确，D错误。 (2)观察vt图像，可以判断小车做匀变速直线运动，其依据是图像为一条倾斜向上的直线，说明小车的速度随时间均匀增大；vt图像斜率的物理意义是小车运动的加速度。 (3)用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，时间间隔越小，平均速度越趋近于瞬时速度，故Δt越小越好；从实验角度看，Δx选取得越小，测量的相对误差就越大，故选取的Δx大小与速度测量的误差有关。 答案：(1)AC　(2)见解析　小车运动的加速度 (3)越小越好　有关 学科网（北京）股份有限公司 $