1.6 实验测量做直线运动物体的速度和加速度 专项训练-2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦匀变速直线运动速度与加速度测量，通过多装置实验题系统提炼数据处理方法，构建“原理-操作-误差”逻辑链，强化科学探究与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |打点计时器实验|3题|逐差法、中间时刻速度公式、v-t图像斜率求加速度|基于匀变速直线运动规律，从纸带数据到速度、加速度计算，渗透实验误差分析| |其他计时装置|4题|滴水计时器时间间隔计算、光电门速度公式（v=d/t）、激光测距数据处理|拓展打点计时器原理，迁移应用于不同计时场景，强化模型建构能力| |仪器读数|2题|游标卡尺读数规则（主尺+游标尺）|衔接基本仪器使用，为准确测量提供操作基础|

1.6实验:测量做直线运动物体的速度和加速度 1.(2024河北邢台模拟)实验小组利用如图甲所示的装置探究小车速度随时间变化的规律,打点计时器所接电源的频率为50 Hz。 甲 乙 (1)实验操作前,　　　　　(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。  (2)规范操作后,得到一条纸带,以纸带上能够看清的某个点作为0点,每5个点取一个计数点,测量各计数点与0点的距离,如图乙所示,则纸带上打计数点2时小车速度的大小v2=　　　　 m/s,打计数点4时小车速度的大小v4=　　　　 m/s。(结果均保留3位有效数字)  (3)利用各计数点计算得到的速度作出小车运动的v-t图像,得到一条倾斜的直线,说明小车做匀加速直线运动,则小车运动的加速度大小a=　　　　　 m/s2。(结果保留3位有效数字)  2.如图所示,某同学在做研究匀变速直线运动的实验时,由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸带,纸带的一部分如图甲所示,纸带上两相邻计数点的时间间隔为T=0.10 s。该同学将纸带从每个计数点处截断,得到6条短纸带,再把6条短纸带的下端对齐贴在纸上,以纸带下端为横轴建立直角坐标系,并将刻度尺边缘紧靠纵轴,其示数如图乙所示(结果保留两位有效数字)。 (1)打下计数点“5”时小车的速度大小为　　　　 m/s;  (2)小车的加速度大小为　　　　　 m/s2;  (3)在某次实验中,若该同学所用电源的频率大于50 Hz,则加速度的测量值　　　　　(选填“>”“=”或“<”)真实值。  3.(2023辽宁大连模拟)某同学利用图甲做研究匀变速直线运动的实验时,得到如图乙所示的一条用电磁打点计时器打下的纸带,并在其上取了A、B、C、D、E等5个计数点,每相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出,打点计时器接的是频率为50 Hz的交变电流。他把一把毫米刻度尺放在纸带上,其零刻度和计数点A对齐。(计算结果均保留2位小数) 甲 乙 (1)由以上数据计算打点计时器在打C点时,小车的瞬时速度vC是　　　 m/s;  (2)计算该小车的加速度a为　　　 m/s2;  (3)纸带上的A点所对应的小车的瞬时速度vA为　　　 m/s;  (4)实验中必要的措施是　　　(填选项前字母)。  A.细线必须与长木板平行 B.先接通电源再释放小车 C.小车的质量远大于钩码的质量 D.平衡小车与长木板间的摩擦力 4.某同学用自制的“滴水计时器”来研究小车在水平桌面上运动时的加速度大小。如图甲所示,将该计时器固定在小车旁,用手轻推一下小车,在小车的运动过程中滴水计时器间隔相等时间滴下小水滴。图乙记录了桌面上连续5个水滴的位置,已知滴水计时器每10 s滴下25个小水滴。 甲 乙 (1)滴水计时器等间隔时间为T=　　　　 s。  (2)经分析可得小车的加速度大小为　　　　 m/s2(保留两位有效数字)。  5.(2023天津河西一模)小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速运动的加速度,如图所示。 (1)用游标卡尺测遮光条宽度d。测量结果如图乙所示,则d=　　　　　 mm。  (2)按图甲所示安装好实验器材并测出两光电门间的距离L。接通电源,释放滑块,记下遮光条通过光电门A、B的时间分别为t1、t2,则遮光条经过光电门B的速度vB=　　　　　。  (3)滑块的加速度a=　　　　　(用测出的物理量符号L,d,t1,t2表示)。  6.用如图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。 (1)实验的主要步骤: ①用游标卡尺测量挡光片的宽度d,结果如图乙所示,读得d=　　　　　 mm。  ②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x。 ③滑块从A点由静止释放(已知槽码落地前挡光片已通过光电门)。 ④读出挡光片通过光电门所用的时间t。 ⑤改变光电门的位置,滑块每次都从A点由静止释放,测量相应的x值并读出t值。 (2)根据实验测得的数据,以x为横坐标,为纵坐标,在坐标纸中作出-x图线如图丙所示,求得该图线的斜率k=　　　　 m-1·s-2;由此进一步求得滑块的加速度a=　　　　 m/s2。(计算结果均保留3位有效数字)  7.(2023山东菏泽二模)某学习小组了解到交通警察会在高速公路上用激光测速仪随机测速,受此启发,该小组同学用激光测距仪测量某汽车在某时段的运动规律。表格中是测得汽车在平直公路上的位置信息,其中x为汽车到测距点的距离(测距点位于汽车的正前方)。 t/s 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 x/m 13.98 10.81 7.98 5.48 3.32 1.49 0.01 (1)根据表中的数据可以推断该车在这段时间内的运动性质是　　　　,依据是　 　。  (2)当x=5.48 m时,该车的速度大小是　　　 m/s。  (3)这段时间内该车的加速度大小是　　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。  参考答案 1.6实验:测量做直线运动物体的速度和加速度 1.答案 (1)不需要 (2)0.504　0.805 (3)1.50 解析 (1)本实验是探究速度随时间的变化规律,因此不需要平衡摩擦力。 (2)相邻计数点间的时间间隔为T=0.1 s,打计数点2时小车速度的大小v2==0.504 m/s,打计数点4时小车速度的大小v4==0.805 m/s。 (3)加速度大小a==1.50 m/s2。 2.答案 (1)0.68　(2)0.70　(3)< 解析 (1)打下计数点“5”时小车的速度大小为v=×10-2 m/s=0.68 m/s。 (2)小车的加速度大小为a=×10-2 m/s2=0.70 m/s2。 (3)若该同学所用电源的频率大于50 Hz,则实际周期较小,计算所用的周期偏大,求得加速度的测量值小于真实值。 3.答案 (1)0.21 (2)0.45 (3)0.12 (4)AB 解析 (1)每相邻两个计数点间还有4个计时点没有画出,则相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,利用匀变速直线运动的推论得小车在C点的瞬时速度vC=×10-2 m/s=0.21 m/s。 (2)应用逐差法计算加速度,有a=×10-2 m/s2=0.45 m/s2。 (3)根据匀变速直线运动速度与时间关系公式v=v0+at,得A点所对应的物体的瞬时速度为vA=vC-atAC=0.12 m/s。 (4)利用长木板、小车、打点计时器等研究匀变速直线运动规律时,细线必须与长木板平行;先接通电源,再释放小车;只要小车做匀变速直线运动即可,不需要平衡摩擦力,也不需要满足小车的质量远大于钩码的质量。故选AB。 4.答案 (1)0.4　(2)0.14 解析 (1)滴水计时器等间隔时间为T= s=0.4 s。 (2)经分析可得小车的加速度大小为a= m/s2=0.14 m/s2。 5.答案 (1)1.80　(2) (3) 解析 (1)游标卡尺读数为d=1 mm+16×0.05 mm=1.80 mm。 (2)遮光条经过光电门A、B的速度分别为vA=,vB=。 (3)根据运动学公式有2aL=,联立可得滑块的加速度a=。 6.答案 (1)6.60 (2)2.38×104　0.518 解析 (1)根据游标卡尺读数规则,挡光片的宽度d=6 mm+12×0.05 mm=6.60 mm。 (2)由图丙可知,该图线的斜率k=×104 m-1·s-2=2.38×104 m-1·s-2;滑块通过光电门时的速度v=,由v2=2ax可得x,则有k=,代入数据解得滑块的加速度a=0.518 m/s2。 7.答案 (1)匀减速直线运动　在误差允许范围内,相邻0.2 s内的位移之差接近Δx=0.34 m (2)11.65 (3)8.4 解析 (1)根据表中的数据可得,第1个0.2 s内的位移为3.17 m,第2个0.2 s内的位移为2.83 m,第3个0.2 s内的位移为2.50 m,第4个0.2 s内的位移为2.16 m,第5个0.2 s内的位移为1.83 m,第6个0.2 s内的位移为1.48 m,则相邻0.2 s内的位移之差接近Δx=0.34 m,可判断该车在这段时间内做匀减速直线运动。 (2)当x=5.48 m时,该车的速度等于0.4~0.8 s内的平均速度,则v= m/s=11.65 m/s。 (3)由逐差法可得,这段时间内该车的加速度大小为a= m/s2=8.4 m/s2。 学科网（北京）股份有限公司 $