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

**基本信息** 高中物理新授课同步练，聚焦“探究小车速度随时间变化的规律”实验，通过“基础训练+能力提升”分层设计，实现从实验原理到数据处理再到综合应用的知识巩固，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|实验原理及操作、数据处理|以选择、填空为主，考查打点计时器使用、操作规范、速度计算等基础考点，如第1-6题聚焦实验操作正误判断，第7-9题训练纸带数据处理与v-t图像绘制| |能力提升|实验方案设计、误差分析|结合综合计算与图像分析，如第10题通过光电门测重力加速度，第11-12题涉及实验器材选择、加速度计算，深化科学思维与探究能力|

2.1实验：探究小车速度随时间变化的规律 姓名：___________班级：___________ { 基础训练 } 【知识点1】实验原理及操作 1．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，使用电磁打点计时器（所用交流电的频率为50Hz），得到如图所示的纸带，图中的点为计数点，相邻两计数点间还有四个点未画出来，下列表述正确的是（　　） A．实验时应先放开纸带再接通电源 B．从纸带上不可能求出计数点C对应的速率 C．从纸带上可以求出计数点B对应的速率 D．相邻两个计数点间的时间间隔为0.02s 2．使用电磁打点计时器时，下列做法中不正确的是（　　） A．应将振针调整到适当的高度，且不得松动 B．实验时应当先接通电源，再放开小车，让其运动起来 C．也可以用干电池作为打点计时器的电源 D．每打完一条纸带要及时切断电源，防止线圈因过热而损坏 3．用如图所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”实验，下列做法正确的是（） A．小车从靠近定滑轮处释放 B．先启动计时器，再释放小车 C．实验前要平衡小车受到的阻力 D．电火花计时器接学生电源交流输出端 4．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（　　） A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录 B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点 C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点 D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s 5．用气垫导轨和数字计时器更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，遮光板的宽度为2.0cm。（下列问题中计算结果均保留两位小数。） (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；（选填“平均”或“瞬时”） (2)滑块经过第一个光电门的速度大小为________m/s； (3)滑块经过第二个光电门的速度大小为________m/s； (4)若遮光板从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门的时间，滑块的加速度是________。 6． (1)打点计时器是一种使用________（选填“交流”或“直流”）电源的计时仪器，在中学实验室里常用的有电磁打点计时器和电火花计时器； (2)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____________ 。 (3)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”）。 【知识点2】实验数据处理 7．下面是做打点计时器的使用并测“瞬时速度”的实验，请回答下面的问题： (1)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．使用的电源频率越低，打点的时间间隔就越大 C．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快 (2)打点计时器所用交流电的频率为f=50Hz。实验过程中打出的一条纸带如图乙所示，A、B、C、D是纸带上四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点（即五个间隔）没有画出，则每两个相邻计数点间的时间间隔T=___s，从图中读出A、B两点间距s=__cm，C点对应的速度是__m/s（计算结果保留两位有效数字）。 8．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)打点计时器是一种_______的仪器；（填“计时”或者“测位移”） (2)电火花打点计时器工作电压为_______； (3)用电火花打点计时器在纸带上打点时，下列操作合理的是_______。 A．先接通电源，再用手拖动纸带 B．先用手拖动纸带，后接通电源 C．接通电源的同时用手拖动纸带 D．可以随意操作 (4)在某次实验中，小车拖着纸带通过计时器记录下的运动情况如图所示，图中A、B、C、D、E为连续选定的计数点，且相邻计数点间的时间间隔是0.10s，小车在B点的瞬时速度是_______m/s。（保留两位有效数字） 瞬时速度 B C D E F m/s 0.21 0.26 0.31 0.36 (5)将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线 9．如图所示是用打点计时器测小车瞬时速度的实验时得到的一条纸带的一部分，从O点开始根据打点的先后顺序依次标为0、1、2、3、4、5、6…，现在量得0、1间的距离为，1、2间的距离为，2、3间的距离为，3、4间的距离为，4、5间的距离为，5、6间的距离为。 (1)根据上面的记录，计算打点计时器在打1、2、3、4、5点时的速度，，，，，并填在下表中（用、…来计算、…）。（保留两位小数） 位置 1 2 3 4 5 ____ ____ ____ ____ ____ (2)根据（1）中表格的数据，在如图中画出小车的速度—时间图像，并说明小车速度变化的特点。 { 能力提升 } 10．在测量当地的重力加速度的实验中。A同学采用图甲所示的实验方案，直径为d的小铁球被电磁铁吸附在装置顶端处于静止状态，由于d较小，可以用小铁球通过光电门时的平均速度来表示瞬时速度。测出球心到光电门的高度为h，断开电磁铁电源，小铁球做自由落体运动，测得小铁球通过光电门的时间为Δt，多次改变h，重复上述实验。B同学采用图丙所示的实验方案，在同一竖直线上固定两个光电门，保持光电门1的位置及小球静止释放的位置O不变，移动光电门2改变两个光电门的距离，记录小球从光电门1运动到光电门2所经历的时间t及对应的两光电门的间距x。 (1)A同学的方案中小铁球通过光电门时的速度________（选用由题目所给物理量符号表示）； (2)A同学的方案中，A同学利用测量数据作出图像如图乙所示，并求得图像的斜率为k。则当地的重力加速度________（用k表示）； (3)B同学的方案中，B同学利用测量数据作出了图像如图丁所示，并求得图像的斜率为，纵轴截距为。当地的重力加速度________（用表示），小球自O点下落到光电门1的时间为________（用、表示）。 11．某同学在做“测量直线运动物体的瞬时速度”的实验中，从打下的若干纸带中选出了如图所示的一条纸带，已知电火花打点计时器使用的电源频率为，每两个相邻计数点间有四个点没有画出，各计数点到0点的距离如纸带上所示。 (1)为了达到实验的目的，除了有打点计时器、纸带、小车、细绳、导线、低压交流电源、小木块、长木板外，还需要的仪器有（     ） A．刻度尺 B．铁架台 C．秒表 D．天平 (2)可以从打点计时器打出的纸带上直接测量得到的物理量是______（选填正确的答案标号）； A．位移 B．速度 C．加速度 D．平均速度 (3)根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、5、6这五个计数点时小车的速度，请你帮助他计算出打下计数点5时小车的速度______（结果保留2位有效数字）； (4)以速度ⅴ为纵轴、时间t为横轴在坐标纸上建立直角坐标系，根据表中的v、t数据，在坐标系中描点，并作出小车运动的图像： 计数点 1 2 3 4 5 6 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.36 0.44 0.44 0.49 0.57 (5)根据v-t图像可知，小车运动的加速度大小为______（结果保留2位有效数字）。 12．某同学用图甲所示的实验装置研究小车速度随时间变化的规律实验中，他选取了一条点迹清晰的纸带，找一个合适的点当作计时起点O（t=0），然后每隔相同的时间间隔T选取一个计数点，如图乙中A、B、C、D、E、F……所示。通过测量、计算可以得到在打A、B、C、D、E、F……点时小车的速度，分别记作v1、v2、v3、v4、v5…… (1)在下列仪器和器材中，需要使用的有___________（填选项前的字母）； A．220V的交流电源 B．8V的直流电源 C．8V的交流电源 D．秒表 (2)在图3中已标出计数点A、B、D、E对应的坐标点，请在该图中标出计数点C对应的坐标点，并画出v-t图像___________； (3)观察v-t图像，可以判断小车做___________。v-t图像斜率的物理意义是___________； (4)用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对t的要求是___________（选填“越小越好”，“越大越好”或“与大小无关”）； 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．在“研究匀变速直线运动”的实验中，实验时应先接通电源再放开纸带，A错误； BC．根据C点为B与D的中间时刻点，则有 故B错误； 同理可得 故C正确； D．由于相邻的计数点之间还有4个点没有画出，所以时间间隔应为0.1s，D错误。 故选C。 2．C 【详解】A．通入电流后，振片上下振动，带动固定在振片上的振针而打点，因而振针要调整到适当的高度，振针过高，可能打点不清楚，振针过低，纸带上可能打出一系列短线，A正确； B．实验时应当先接通电源，再放开小车，让其运动起来，这样充分利用纸带，B正确； C．电磁打点计时器使用的是低压交流电源，C错误； D．打点完毕后，要及时切断电源，防止线圈通电时间过长而损坏，D正确。 故选C。 3．B 【详解】A．为了得到尽可能多的点，小车从远离定滑轮处释放，故A不符合题意； B．为了在纸带是打更多的点，先启动计时器，再释放小车，故B符合题意； C．做这个实验，不需要考虑力的问题，所以实验前不用平衡小车受到的阻力，故C不符合题意； D．电火花计时器接220V交流电，故D不符合题意． 4．C 【详解】A．测量每两个相邻计数点间的距离时，应该用毫米刻度尺的零刻度对准计时起点，一次读出各计数点对应的刻度值，然后逐一相减，得到每两个相邻计数点间距离的数值，故A错误； BC。纸带上开始时打的点比较密集，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点当作计时起点，故B错误，C正确； D．选取计数点，可增加测量距离，减小测量过程所产生的误差，两相邻计数点间的时间间隔不一定取0.1 s，故D错误。 故选C。 5．(1)平均 (2)0.08 (3)0.25 (4)0.06 【详解】（1）滑块经过光电门的速度可用遮光板挡光时间内的平均速度表示。 （2）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 （4）根据加速度的定义知滑块的加速度 6．(1)交流 (2)CBDAFE (3)偏小 【详解】（1）打点计时器利用交流电的周期性变化按固定时间间隔打点，使用交流电源。 （2）使用前先把打点计时器固定在桌面上（C），再安好纸带（B）；接通电源（D）后，松开纸带使物体带着纸带运动（A）。记录结束后先断开开关（F），最后取下纸带（E），所以步骤顺序为CBDAFE。 （3）实际频率为，打点周期由确定，因此实际周期为，按计算时取，所取时间间隔偏大。 相邻两点间位移相同，速度由计算，时间间隔取大使计算速度偏小。 7．(1)B (2) 0.10 0.69/0.70/0.71 0.10 【详解】（1）A．在测量物体速度时，应先接通打点计时器的电源，后让物体运动，A错误； B．使用的电源频率越低，周期越大，则打点的时间间隔就越大，B正确； C．纸带上打的点越密，说明物体运动得越慢，C错误。 故选B。 （2）[1]每两个相邻计数点间有四个点（即五个间隔）没有画出，则每两个相邻计数点间的时间间隔T=0.02s×5=0.10s [2][3]A、B两点间距s=0.70cm，C点对应的速度是 8．(1)计时 (2)220V (3)A (4)0.17 (5) 【详解】（1）打点计时器是一种计时的仪器。 （2）电火花计时器工作电压为220V。 （3）为了充分利用纸带，使用打点计时器时，应先接通电源再拉动纸带，故BCD错误、A正确。 故选A。 （4）根据匀变速直线运动推论可知，B点瞬时速度为AC平均速度 （5）将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线如图所示： 9．(1) 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 (2)详见解析 【详解】（1）[1][2][3][4][5]打点计时器的电源频率为50Hz，纸带上两计数点间还有一个点，因此纸带上每相邻两个计数点之间的时间间隔， 根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该运动过程的平均速度这一规律，则各计数点瞬时速度： （2）根据前面所求，在图中描点，可得小车的速度-时间图线如下图： 根据图像的特点，其是一条斜率为负数的直线，因此小车做匀减速直线运动，即小车的速度均匀减小。 10．(1) (2) (3) 【详解】（1）由于小铁球直径d较小，经过光电门时的瞬时速度近似等于其平均速度，即 （2）小铁球自由下落，根据自由落体运动的规律可得 可知图像的斜率为 解得 （3）[1][2]设小球经过光电门1的速度为，根据匀变速直线运动规律可得 整理可得 因此在图像中，其纵截距 斜率为 联立解得， 11．(1)A (2)A (3) (4) (5) 【详解】（1）[1]A．实验中需要刻度尺测量纸带上的点间距，故A正确； B．本实验不是探究落体运动规律，不需要铁架台，故B错误； C．打点计时器本身具有计时功能，不需要秒表，故C错误； D．本实验探究运动学规律，不需要测量质量，故D错误。 故选A。 （2）[2]可以从打点计时器打出的纸带上直接测量得到的物理量是位移和时间，速度、加速度和平均速度需要进一步计算才能获取。 故选A。 （3）[3]由题意可知，相邻两计数点间的时间间隔为 打下计数点5时小车的速度为 （4）[4]如图所示。 （5）[5]图像的斜率表示加速度，根据v-t图像可知，小车运动的加速度大小为 12．(1)C (2) (3) 匀加速直线运动 加速度 (4)越小越好 【详解】（1）ABC．由于打点计时器是电磁打点计时器，应使用8V的交流电电源，故AB错误，C正确； D．打点计时器可以记录打点的时间，不需要秒表记录时间，故D错误。 故选C。 （2）由题可知，C点的横坐标为3T，纵坐标为v3，利用所给点迹描点连线，图像如图所示 （3）[1]结合图像可以看出小车速度随时间均匀变化，所以小车做匀加速直线运动； [2]根据加速度可知，图像的斜率表示物体的加速度； （4）越小，则越接近计数点的瞬时速度，所以越小越好。 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 $