1、第1节 实验：探究小车速度随时间变化的规律一、 实验原理与器材1（2021浙江台州高一期中）小明与他的同伴在做探究小车速度随时间变化的规律的实验时，由于他的同伴不太明确该实验的目的及原理，他从实验室里借取了如下器材：如图所示是两种常见的打点计时器。（1）其中_是电磁打点计时器（选甲或乙）；（2）小明选择了电磁打点计时器，为达到实验目的，还需要下列哪些器材？_；A B C D E. （3）在该实验中，下列说法中正确的是_；A打点计时器应固定在长木板上，且靠近滑轮一端B开始实验时小车远离打点计时器一端C应先接通电源，待打点稳定后再释放小车D牵引小车的钩码个数越多越好（4）实验得到的一条纸带如图所示
2、，打点计时器电源频率为50Hz，其中相邻的两个计数点还有4个点未画出，则根据纸带，回答下列问题：根据纸带的数据，计数点1时小车对应的速度为：v1=_m/s（保留两位有效数字）；据此可求出小车从0到4计数点内的加速度为a=_m/s2。（保留两位有效数字）。【答案】 乙 BD C 0.36 0.38（0.35-0.39）【详解】（1）1由题甲、乙图可知，其中乙图是电磁打点计时器。（2）2小明选择了电磁打点计时器，为达到实验目的，打出的纸带需要测量长度；又因电磁打点计时器需要学生电源，即交流低压电源，所以还需要下列B.刻度尺；D.交流低压电源。故选BD。（3）3A打点计时器应固定在长木板上，且在没有
3、滑轮一端，A错误；B开始实验时小车靠近打点计时器一端，B错误；C应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，C正确；D牵引小车的钩码个数要适当，太多的话，小车的加速度会太大，对实验结果会有影响，所以不是越多越好，D错误。故选C。（4）4打点计时器电源频率为50Hz，其中相邻的两个计数点还有4个点未画出，所以纸带上打相邻两个的时间间隔是T=0.02s5=0.1s由中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，可得计数点1时小车对应的速度为5由可求得小车从0到4计数点内的加速度为2（2021辽宁实验中学高一期中）某同学用如图甲所示装置研究物块的匀变速直线运动。（1）实验所用的打点计时器如图乙所示，该打点计时
4、器所用的电源是( )A的交流电B的直流电C的交流电（2）实验中得到一条清晰的纸带如下图所示，并在其上取7个点以打A点为计时零点，以t为横坐标、（其中d为各点到A点的距离，t表示A点到各点的运动时间）为纵坐标，得到图象的斜率为k，则加速度的大小为_；图线与纵轴的交点表示的物理意义是：_。（3）该同学认为：图象中的图线与时间轴围成的面积表示物块在t时间内运动的位移大小他的观点是_（选填“正确”或“错误”）的。【答案】 C 打A点时物块的速度（合理即可） 错误【详解】（1）1图乙所示的打点计时器为电火花计时器，所用电源为交流电，故选C。（2）23根据得因此斜率为即加速度大小为图线与纵轴的交点为打A点
5、时物块的速度。（3）4不能用图象中的图线与时间轴围成的面积表示物块t时间内运动的位移大小，他的观点是错误的。二、 实验操作与数据处理3（2021江西进贤县第一中学高一阶段练习）课外时间某同学利用如图所示的装置研究小车做匀变速直线运动的特点。（1）实验中，除打点计时器（含交流电源、纸带、复写纸）、小车、平板和重物外，在下面的器材中，还须使用的是_（选填选项前的字母）的。A天平B、秒表C刻度尺（2）打点计时器接_ （填交流、 直流）电源，当频率是50Hz时，打点计时器每隔_秒打一个点；（3）下列实验步骤的正确顺序是。_ （ 用字母填写）A关闭电源，取下纸带B接通电源后，放开小车C把打点计时器固定在
6、平板上，让纸带穿过限位孔D将小车停靠在打点计时器附近，小车尾部与纸带相连【答案】 C 交流 0.02 DCBA【详解】（1）1 在下列仪器和器材中，还需要刻度尺，来测量各点的位移大小，从而算出各自速度大小，时间是用打点计时器不需要秒表测时间，也不需要天平侧质量。故选C。（2）2 打点计时器接交流电源。3根据解得（3）4 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，一般每完成一次实验，都要进行重复实验，实验步骤要符合逻辑，不能颠三倒四的。故顺序为DCBA4在做“测量做直线运动物体的瞬时速度”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G 7
7、个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点，图中没有画出，打点计时器接周期为T00.02 s的交流电源。他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表所示：对应点BCDEF速度/（ms1）0.1220.1640.2050.2500.289（1）计算vF的公式为vF_（用已知量字母表示）。（2）根据表中记录的数据，作出v-t图像_，令B点为计时起点，并求得物体的加速度a_m/s2。（3）如果当时电网中交变电流的频率是f51 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比_（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。【答案】 0.42 偏小【详解】（1）1 每相邻两
8、个计数点间还有4个点，故相邻的计数点之间的时间间隔为T5T00.1 s利用匀变速直线运动的推论得vF（2）2 作出v -t图像如图所示3 根据图线斜率可解得（3）4 如果在某次实验中，交流电的频率为51 Hz50 Hz，则由实际打点周期变小，由得加速度T仍按0.1s计算，T算大了，测量值与实际值相比偏小。5（2021江苏沛县教师发展中心高一阶段练习）利用如图甲所示的实验装置“探究小车速度随时间变化的规律”。(1)若使用的交流电频率为50Hz，打点计时器每隔_s打一次点；(2)甲图中打点计时器的工作电源是_。A220V直流电源B220V交流电源C8V直流电源D8V交流电源(3)在做该实验时，下列
9、说法正确的是_；A先接通电源，后释放纸带B停电后也可换用干电池来做C释放小车时小车应在靠近打点计时器的一端D计数点必须从纸带上打的第一个点开始选取(4)如图乙所示为小车做匀加速直线运动打出的一条纸带，A、B、C、D、E是五个相邻的计数点，两相邻计数点间还有四个点未画出，电源频率为50Hz。打点计时器打下点C时小车的速度vC=_m/s。通过对纸带数据分析，得到小车的加速度为a=_m/s2.（结果保留两位有效数字）。【答案】 0.02 B AC 【详解】(1)1交流电频率为50Hz，则可知打点时间间隔为0.02s；(2)2电火花式打点计时器使用的是直插式220V交流电源，故选B；(3)3 A实验中
10、为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故A正确；B打点计时器使用的是交流电源，故B错误；C释放小车时小车应靠近打点计时器，故C正确；D选择纸带时要选点迹清晰的点，不一定必须从纸带上第一个点选取，故D错误。故选 AC。(4)4由于两相邻计数点间有四个点未画出，所以两相邻计数点时间间隔为根据匀变速直线运动中，在极短时间内的平均速度等于该时刻的瞬时速度得5根据匀变速直线运动的推论解得6某同学利用电火花计时器研究做匀加速直线运动小车的运动情况，如图（甲）所示为该同学实验时打出的一条纸带中的部分计数点（后面计数点未画出），相邻计数点间有4个点迹未画出。所使
11、用的交流电的频率为50Hz。(1)为研究小车的运动，此同学用剪刀沿虚线方向把纸带上OB、BD、DF等各段纸带剪下，将剪下的纸带一端对齐，按顺序贴好，如图（乙）所示。若各段纸带上方的左上角、中点或各段纸带的中点连接后为一条直线，则可以判断此小车_（选填：“是”或“不是”）做匀变速直线运动。(2)在图中x1=7.05cm、x2=7.68cm、x3=8.31cm、x4=8.94cm、x5=9.57cm、x6=10.20cm，则打下点迹A时，小车运动的速度大小是_m/s，小车运动的加速度大小是_m/s2（本小题计算结果均保留两位有效数字）(3)如果当时电网中交流电的频率是f=51Hz而电压不变，而做实
12、验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值_实际值（填“大于”，“等于”或“小于”）(4)如果当时电网中交流电的电压变为210V而频率不变，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值_实际值（填“大于”，“等于”或“小于”）【答案】 是 0.74 0.63 小于 等于【详解】(1)1它们的长度分别等于x=v平均t，因为剪下的每条纸带所用时间都是t=0.2s，即时间t相等，所以纸带的长度之比等于此条纸带的平均速度之比；而此条纸带的平均速度等于这条纸带中间时刻的速度，因此得出结论，纸带的长度之比等于此条纸带的平均速度之比，还等于各条纸带中间时刻的速度之比，即纸带的高度
13、之比等于中间时刻速度之比，因此图乙中的B、D、F、H、J、L各点连起来为一直线，说明每相邻两个纸带相差的长度相等，即连续相等时间内的位移差相等，所以说明小车做匀变速直线运动。(2)2匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该时间内的平均速度，由此可得打A点时小车速度大小3由匀变速直线运动的推论x=aT2，可得小车加速度大小4若交流电的频率是51Hz，则打点周期T小于0.02s，即使用公式计算时所用T值偏大，则加速度a值偏小，其测量值小于实际值。5若交流电的电压是210V而频率不变，则打点周期T不变，计算出的加速度a值不变，其测量值等于实际值。7（2021浙江宁波赫威斯肯特学校高一阶段练习）在做“
14、研究匀变速直线运动”的实验中。（1）实验室提供了以下器材：打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸、弹簧测力计。其中在本实验中不需要的器材是_。（2）如图甲所示是某同学由打点计时器得到的记录小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔为0.02s，其中x17.05cm、x27.68cm、x38.33cm、x48.95cm、x59.61cm、x610.26cm.表中列出了打点计时器打下B、C、F三点时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度。对应点BCDEF速度/（ms1）
15、0.7370.801_0.994（3）以A为计时起点，在图乙的坐标图中画出小车的速度时间图线_。（4）根据画出的小车的速度时间图线计算出小车的加速度大小a_m/s2（结果保留2位有效数字）。（5）如果当时电网中交变电流的频率是f49Hz，而做实验的同学并不知道，由此引起的系统误差将使加速度的测量值比实际值_（填“偏大”“偏小”或“相同”）。【答案】 弹簧测力计 0.864 0.928 见解析图 0.64 偏大【详解】（1）1本实验不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计。（2）23根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可知，vD0.864m/svE0.928m/s
16、.（3）4小车的速度时间关系图线如图所示。（4）5由小车的速度时间关系图线可得，小车的加速度大小am/s20.64m/s2.（5）6当交变电流的频率f49Hz时，实际周期大于0.02s，根据运动学公式xaT2可知，加速度的测量值比实际值偏大。8（2022安徽合肥市第六中学高一开学考试）某同学利用图甲所示的实验装置，探究物体在水平桌面上的运动规律，物块在重物的牵引下开始运动，重物落地后，物块再运动一段距离后停在桌面上（尚未到达滑轮处）。从纸带上便于测量的点开始，每5个点取1个计数点相邻计数点间的距离如图乙所示，打点计时器电源的频率为。（不计空气阻力，）（1）所用实验器材除电磁打点计时器（含纸带、
17、复写纸）、小车、一端带有滑轮的长木板、绳、钩码、导线及开关外，在下面的器材中，必须使用的还有_（填选项代号）A电压合适的交流电源B电压合适的直流电源C刻度尺 D秒表E.天平（2）计数点4对应的速度大小_（保留两位有效数字）。（3）物块减速运动过程中加速度的大小为_（保留三位有效数字）。（4）重物落地瞬间，物块的速度为_（保留三位有效数字）。【答案】 AC 0.80 2.00 1.28【详解】（1）1AB电磁打点计时器要打点，需要电压合适的交流电源，A正确，B错误；C打出的纸带需要测量点间的长度，需要刻度尺，C正确；D打点计时器就可以计时，不需要秒表，D错误；E可由打出的纸带来计算速度和加速度，
18、所以不需要天平测量物体的质量，E错误。故选AC。（2）2由题意可知打点周期是T=0.025s=0.1s计数点4对应的速度大小（3）3由匀变速直线运动的推论，可得物块做减速运动时的加速度大小为（4）4物块加速时有已知v4=0.80m/s，计数点9对应的速度大小设物块加速时间为t1，减速时间为t2，则有t1+ t2=0.5s由匀变速直线运动速度时间公式可有解得v=1.28m/s9（2019全国高考真题）某小组利用打点计时器对物块沿倾斜的长木板加速下滑时的运动进行研究物块拖动纸带下滑，打出的纸带一部分如图所示已知打点计时器所用交流电的频率为50 Hz，纸带上标出的每两个相邻点之间还有4个打出的点未画
19、出在ABCDE五个点中，打点计时器最先打出的是_点，在打出C点时物块的速度大小为_m/s（保留3位有效数字）；物块下滑的加速度大小为_m/s2（保留2位有效数字）【答案】 A 0.233 0.75【详解】分析可知，物块沿倾斜长木板最匀加速直线运动，纸带上的点迹，从A到E，间隔越来越大，可知，物块跟纸带的左端相连，纸带上最先打出的是A点；在打点计时器打C点瞬间，物块的速度；根据逐差法可知，物块下滑的加速度故本题正确答案为：A；0.233；0.7510（2016海南高考真题）某同学利用图（a）所示的实验装置探究物块速度随时间的变化物块放在桌面上，细绳的一端与物块相连，另一端跨过滑轮挂上钩码打点计时
20、器固定在桌面左端，所用交流电源频率为50 Hz纸带穿过打点计时器连接在物块上启动打点计时器，释放物块，物块在钩码的作用下拖着纸带运动打点计时器打出的纸带如图（b）所示（图中相邻两点间有4个点未画出）根据实验数据分析，该同学认为物块的运动为匀加速运动回答下列问题：（1）在打点计时器打出B点时，物块的速度大小为_m/s在打出D点时，物块的速度大小为_m/s；（保留两位有效数字）（2）物块的加速度大小为_m/s2（保留两位有效数字）【答案】 （1）0.56 0.96 （2）2.0【详解】（1）根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度，所以（2）根据匀变速直线运动的推论公式xaT2可
21、以求出加速度的大小，得11（2017全国高考真题）某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图（a）所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图（b）记录了桌面上连续的6个水滴的位置。 （已知滴水计时器每30 s内共滴下91个小水滴）(1)由 图（b）可知，小车在桌面上是_（填“从右向左”或“从左向右”）运动的；(2)该小组同学根据图（b）的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图（b）中A点位置时的速度大小为_ m/s，加速度大小为_ m/s2。（结果均保留2位有效数字）【
22、答案】 从右向左 0.38m/s 0.15m/s2【详解】(1)1由于用手轻推一下小车，则小车做减速运动，根据桌面上连续6个水滴的位置，可知，小车从右向左做减速运动。(2)2已知滴水计时器每30s内共滴下91个小水滴，那么各点时间间隔为根据匀变速直线运动中时间中点的速度等于该过程中的平均速度，有3根据匀变速直线运动的推论公式可以求出加速度，得那么加速度的大小为 0.15 m/s2。12（2016天津高考真题）某同学利用图示装置研究小车的匀变速直线运动（1）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（2）他实验时将打点
23、计时器接到频率为50 HZ的交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图所示（每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出）s1=3.59 cm，s2=4.41 cm，s3=5.19 cm，s4=5.97 cm，s5=6.78 cm，s6=7.64 cm则小车的加速度a=_m/s2（要求充分利用测量的数据），打点计时器在打B点时小车的速度vB=_m/s（结果均保留两位有效数字）【答案】 （1）AB （2）0.80 0.40【详解】为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与木板保持水平；同时为了打点稳定，应先开电源再放纸带，故AB正确；本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车
24、的质量远大于钩码的质量；只要能让小车做匀加速运动即可，故C错误；由C的分析可知，只要摩擦力恒定即可，不需要平衡摩擦力，故D错误，故选AB每两个计数点间有四个点没有画出，故两计数点间的时间间隔为；根据逐差法可知，物体的加速度；B点的速度等于AC段的平均速度，则有：【点睛】本题考查匀变速直线运动规律的应用，要注意明确实验原理，知道本实验中只需要研究匀变速直线运动即可，所以不需要平衡摩擦力，也不需要让小车的质量远大于钩码的质量13（2017全国高考真题）某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系使用的器材有：斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器实验步骤如下：如图(a
25、)，将光电门固定在斜面下端附近，将一挡光片安装在滑块上，记下挡光片前端相对于斜面的位置，令滑块从斜面上方由静止开始下滑；当滑块上的挡光片经过光电门时，用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间t；用s表示挡光片沿运动方向的长度如图(b)所示，表示滑块在挡光片遮住光线的t时间内的平均速度大小，求出；将另一挡光片换到滑块上，使滑块上的挡光片前端与中的位置相同，令滑块由静止开始下滑，重复步骤、；多次重复步骤；利用实验中得到的数据作出vt图，如图(c)所示完成下列填空：(1)用a表示滑块下滑的加速度大小，用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小，则与vA、a和t的关系式为 _.(2)由图(c)可求得vA_ cm/s，a_ cm/s2.(结果保留3位有效数字)【答案】 【详解】（1）设挡光片末端到达光电门的速度为v，则由速度时间关系可知：，且联立解得：；（2）由图（c）结合几何关系可求得 ，即 【点睛】此题主要考查学生对匀变速直线运动的基本规律的运用能力；解题时要搞清实验的原理，能通过运动公式找到图象的函数关系，结合图象的截距和斜率求解未知量