資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
實驗一　研究勻變速直線運動
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 探究小車速度隨時間變化規律； 描繪實驗的v-t圖像求加速度； 測定重力加速度；逐差法求加速度；打點計時器的使用；紙帶的數據處理和分析； 實驗創新與改進 【命題規律】 近3年新高考卷對于本實驗考查共計7次，主要考查： 1. 探究小車速度隨時間變化規律； 2. 測定自由落體運動的重力加速度； 3. 處理紙帶數據，利用逐差法求加速度； 【備考策略】 掌握勻變速直線運動規律，結合探究小車速度變化規律和測定重力加速度實驗，掌握打點計時器的使用，能準確分析紙帶數據，利用逐差法求加速度，利用圖像分析產生誤差原因。理解利用頻閃相機和光電門測定物體速度的創新型實驗的原理和處理問題的科學方法。 【命題預測】 新高考會更加重視探究小車速度隨時間變化規律，還原教材，此實驗必定更具有真實性、探究性和開放性。創新型實驗也將成為以后高考的熱門考向，2024年考生在學習探究小車速度隨時間變化規律的同時，不要忽略對創新型實驗的探索，既要重視小車速度隨時間變化規律實驗，而且不能忽略對創新型實驗的探索。
新高考 2023 浙江春招16題、全國甲卷23題
2022 北京卷16題、江蘇卷11題、全國乙卷22題
2021 湖北卷12題、天津卷9題
【導航窗口】
知識梳理
一、 基本實驗要求
二、 規律方法總結 2
考點突破
考點一　教材原型實驗 3
考點二　實驗拓展創新 7
考點過關
【素質基礎練】 11
【能力提高練】 18
【高考通關練】 23
基本實驗要求
1.實驗器材
電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片.
2.實驗原理
3.實驗步驟
(1)按照如圖1所示實驗裝置，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源；
(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；
(3)把小車停靠在打點計時器處，先接通電源，后放開小車；
(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；
(5)換紙帶重復做三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析.
4.注意事項
(1)平行：紙帶、細繩要和長木板平行.
(2)兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取紙帶.
(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止鉤碼落地及小車與滑輪相撞.
(4)減小誤差：小車的加速度宜適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數點為宜.
規律方法總結
1.數據處理
(1)目的
通過紙帶求解運動的加速度和瞬時速度，確定物體的運動性質等.
(2)方法
①分析物體的運動性質——測量相鄰計數點間的距離，計算相鄰計數點距離之差，看其是否為常數，從而確定物體的運動性質.
②利用逐差法求解平均加速度
a1＝，a2＝，a3＝ a＝＝
③利用平均速度求瞬時速度：vn＝＝
④利用速度—時間圖象求加速度
a.作出速度—時間圖象，通過圖象的斜率求解物體的加速度；
b.剪下相鄰計數點的紙帶緊排在一起求解加速度.
2.依據紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動
(1)x1、x2、x3…xn是相鄰兩計數點間的距離.
(2)Δx是兩個連續相等的時間里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….
(3)T是相鄰兩計數點間的時間間隔：T＝0.02n(打點計時器的頻率為50 Hz，n為兩計數點間計時點的間隔數).
(4)Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續相等的時間間隔內的位移之差就一定相等.
考點一　教材原型實驗
【典例1】（2023·浙江·高考真題）在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示。
①需要的實驗操作有__________（多選）；
A．調節滑輪使細線與軌道平行
B．傾斜軌道以補償阻力
C．小車靠近打點計時器靜止釋放
D．先接通電源再釋放小車
②經正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續打出的點0、1、2、3、4為計數點，則計數點1的讀數為__________。已知打點計時器所用交流電源的頻率為，則打計數點2時小車的速度大小為：__________（結果保留3位有效數字）。
【變式1】圖中的甲、乙是高中物理實驗中常用的兩種打點計時器，請回答下面的問題：
（1）圖乙是 （填“電磁打點計時器”或“電火花計時器”），電源采用的是 ；（填“交流”“交流”或“四節蓄電池”）；
（2）某同學在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，關于軌道末端滑輪高度的調節正確的是 ；
A． B． C．
（3）該同學用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，相鄰兩點間的距離如圖丙所示，每兩個相鄰的計數點之間還有4個點未畫出。
①試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并填入下表中；（結果保留三位有效數字）
速度
數值 0.400 0.479 0.560 0.640
②將B、C、D、E、F對應的瞬時速度標在圖丁所示的直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線 ；
③由速度—時間圖像可得小車的加速度為 。（結果保留兩位小數）
【變式2】（1）電磁打點計時器使用的電源是 （填“交流”或“交流”）電源，電源頻率為時，如果每相鄰的計數點間還有4個點未標出，則相鄰兩個計數點的時間間隔為 s。
（2）在“練習使用打點計時器”的實驗中，某同學選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C…五個點進行研究，這五個點和刻度尺標度對應的位置如圖所示。可求出A、C間的距離為 。
（3）在“探究小車速度隨時間變化規律”的實驗中：
（a）下列操作中正確的有 ；
A．在釋放小車前，小車要靠近打點計時器 B．打點計時器應放在長木板的有滑輪一端
C．應先接通電源，后釋放小車 D．電火花計時器應使用低壓交流電源
（b）某同學用如圖（a）所示的裝置測定勻加速直線運動的加速度，打出的一條紙帶如圖（b）所示，A、B、C、D、E為在紙帶上所選的計數點，相鄰計數點間的時間間隔為：
Ⅰ．打點計時器打下C點時小車的速度大小為 ；
Ⅱ．由紙帶所示數據可算出小車的加速度大小為 。
考點二　實驗拓展創新
1.復習啟示
高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實驗的基礎上創設新情景.因此，要在夯實基礎實驗的基礎上注意遷移創新能力的培養，善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題.
2.情景拓展
3.數據處理
(1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得加速度.
(2)速度的測量方法：由打點紙帶求速度→測定遮光片的寬度d和遮光片通過光電門的擋光時間Δt，由v＝求速度.
(3)加速度的測量方法：由打點紙帶利用逐差法求加速度→利用經過兩個光電門的瞬時速度，由速度位移關系式求加速度.
【典例2】利用圖甲裝置可以測量滑塊的加速度。氣墊導軌上相隔一定距離的兩處裝有兩個光電傳感器1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊與遮光條的總質量為M，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數據后與計算機相連。滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經過光電傳感器1、2時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像。
（1）實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導軌上，輕推滑塊，計算機屏幕上顯示的電壓U隨時間t變化的圖像如圖乙所示，則要將氣墊導軌右側 （調低或調高）。
（2）用游標卡尺測遮光條寬度d，測量結果如圖丙所示，則d= mm；
（3）若圖乙是正確操作所得圖像，則滑塊運動的加速度大小a= （用題干已知物理量和測得物理量的字母符號表示）。
【變式1】如圖甲所示是運用DIS實驗的位移傳感器測定小車運動規律的實驗裝置圖。
（1）固定在小車上的發射器不斷地向接收器發出短暫的超聲波脈沖和紅外線脈沖，從而測量物體運動的一些物理量。超聲波脈沖 紅外線脈沖（填“快于”或“慢于”）。
（2）圖乙是通過傳感器、數據采集器，再經過計算機所繪制的小車運動的速度 時間圖像。由該圖像可以求出小車加速度的大小為a＝ m/s2；小車的運動方向是 （選填“向左”或“向右”）運動。
【變式2】某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30s內共滴下46個小水滴）

（1）由圖（b）可知，小車在桌面上是 運動的。
A．從右向左 B．從左向右
（2）該小組同學根據圖（b）的數據判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為 ，加速度大小為 （結果均保留2位有效數字）
考點過關
【素質基礎練】
1．某實驗小組研究小車勻變速直線運動規律的實驗裝置如圖甲所示，打點計時器的工作頻率為50Hz。紙帶上計數點的間距如圖乙所示，相鄰兩個計數點之間還有四個計時點未標出。
(1)圖乙中標出的相鄰兩計數點的時間間隔T= s。
(2)計數點3對應的瞬時速度大小計算式為v3= 。
(3)為了充分利用記錄數據，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a= 。
(4)若計時器工作頻率大于50Hz，則根據表達式和題中數據計算出v3的結果比實際值 （填“相等”“偏大”或“偏小”）。
2．一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上勻加速滑下。下圖是打出的紙帶的一段，相鄰兩個計數點之間還有4個點未畫出。已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz。
（1）部分實驗步驟如下：
A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶
B．接通電源，待打點計時器工作穩定后放開小車
C．將小車停靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連
D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔
上述實驗步驟的正確順序是： （用字母填寫）；
（2）計算打下D點和E點時，小車的速度分別為vD= m/s，vE= m/s。
3．某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中，電源頻率為50Hz，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點。相鄰兩個計數點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1s。
（1）在實驗中，使用打點計時器時應先 再 ；（均選填“拉動紙帶”或“啟動電源”）
（2）每兩個計數點間還有 個計時點沒有標出；
（3）試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表（計算結果均保留3位有效數字）；
vB vC vD vE vF
數值/（m/s） 0.640 0.721
（4）以A點為計時起點，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在直角坐標系中，作出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線 ；并說明小車速度變化的特點： 。
4．圖中的甲、乙是高中物理實驗中常用的兩種打點計時器，請回答下面的問題：
（1）圖乙是 （填“電磁打點計時器”或“電火花計時器”），電源采用的是 ；（填“交流”“交流”或“四節蓄電池”）；
（2）某同學在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，關于軌道末端滑輪高度的調節正確的是 ；
A． B． C．
（3）該同學用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，相鄰兩點間的距離如圖丙所示，每兩個相鄰的計數點之間還有4個點未畫出。
①試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并填入下表中；（結果保留三位有效數字）
速度
數值 0.400 0.479 0.560 0.640
②將B、C、D、E、F對應的瞬時速度標在圖丁所示的直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線 ；
③由速度—時間圖像可得小車的加速度為 。（結果保留兩位小數）
5．（2023春·黑龍江雙鴨山·高二校考期末）某同學利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動。
（1）實驗中，必要的措施是 。
A．先釋放小車再接通電源 B．先接通電源再釋放小車
C．將小車放在靠近打點計時器的一端 D．將小車放在遠離打點計時器的一端
（2）他實驗時將打點計時器接到頻率為100Hz的電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數點如下圖所示（每相鄰兩個計數點間還有9個點，圖中未畫出）。
，，，，，，則小車的加速度a= （充分利用測量的數據），打點計時器在打B點時小車的速度 m/s。（結果均保留兩位有效數字）
【能力提高練】
1．某同學使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度（圖1）．在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時，若再次擋光，計時器將重新開始計時．實驗中該同學將鋼條豎直置于一定高度（下端A高于光控開關），由靜止釋放，測得先后兩段擋光時間t1和t2．
（1）用游標卡尺測量AB、AC的長度，其中AB的長度如圖2所示，其值為 mm
（2）該同學利用及，求出、，再利用測量的時間t1和t2，可得到重力加速度的表達式為 （用，及給出的時間表示）；若狹縫寬度不能忽略，則測量值比真實值 （偏大或偏小）
2．某興趣小組利用如圖所示的實驗裝置來測量重力加速度。鐵架臺豎直放置，上端固定電磁鐵M，A、B為位置可調節的光電門，均與數字計時器N相連。
實驗步驟如下：
①接通M的開關，吸住小球；
②將A固定在小球下方某一位置，調節B的位置并固定，測出A和B之間的距離h1；
③斷開M的開關，小球自由下落，記錄小球從A到B的時間，重復測量3次對應于h1的時間，平均值為t1；
④保持A位置不變而改變B的位置并固定，測出A和B之間的距離h2，重復測量3次對應于h2的時間，平均值為t2。
完成下列問題：
(1)本實驗所用器材有；鐵架臺、電源電磁鐵、光電門、數字計時器，小球和 （填入正確選項前的字母）。
A．天平 B．刻度尺 C．游標卡尺
(2)重力加速度大小可表示為g= （用h1、t1、h2、t2表示）。
(3)另一組同學也利用該裝置測量重力加速度，如果實驗過程中保持B的位置不變而改變A的位置，那么該組同學 （填“能”或“不能”）正確測得重力加速度。
3．（2023·全國·模擬預測）在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，如圖給出了從0點開始，每5個點取一個計數點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數點。測得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么：
(1)在計時器打出點1、2、3、4、5、6時，小車的速度分別為：v1= m/s，v2= m/s，v3= m/s，v4= m/s，v5= m/s。
(2)在平面直角坐標系中作出速度—時間圖象。( )
(3)分析小車運動速度隨時間變化的規律。( )
(4)計算小車的加速度（兩種最合理的方法）。( )
4．小明與他的同伴在做測定勻變速直線運動的加速度的實驗時，由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理，他從實驗室里借取了如下器材：
（1）下列哪些器材是多余的 ：
①電磁打點計時器②天平③低壓交流電源④細繩⑤紙帶
⑥小車⑦鉤碼⑧秒表⑨一端有滑輪的長木板
（2）為達到實驗目的，還需要的器材是 ：
（3）小明在試驗中打出了一條紙帶，已知計時器打點的時間間隔為0.02s，他按打點先后順序每5個點取1個計數點，得到了O、A、B、C、D等幾個計數點，如圖所示，則相鄰兩個計數點之間的時間間隔為 s。用刻度尺量得OA=1.50cm，AB=1.90cm，BC=2.30cm，CD=2.70cm，打C點時紙帶的速度大小為 m/s。該勻變速直線運動的加速度的大小a= m/s2。
5．小華同學在“研究勻變速直線運動”的實驗中，將打點計時器固定在某處，在繩子拉力的作用下小車拖著穿過打點計時器的紙帶在水平木板上運動，如圖1所示。由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶的一段。如圖2所示，在打點計時器打出的紙帶上確定出八個計數點，相鄰兩個計數點之間的時間間隔為0.1s，并用刻度尺測出了各計數點到0計數點的距離，圖中所標數據的單位是cm。
（1）小華利用家庭電源來做實驗，因此應該選擇 打點計時器，工作電壓為 。
（2）根據紙帶提供的信息，小華同學已經計算出了打下1、2、3、4、5這五個計數點時小車的速度、請你幫助他計算出打下計數點6時小車的速度（結果保留3位有效數字）并填入下表 。
計數點 1 2 3 4 5 6
t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v/(m·s-1) 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530

（3）根據v-t圖像可知，小車運動的加速度為 m/s2（保留2位有效數字）。
【高考通關練】
1．（2022·新疆喀什·統考一模）用電磁打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中，打點計時器的工作頻率為50Hz，如圖所示的是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數點，相鄰計數點間還有四個點未畫出。
(1)根據運動學有關公式可求得 vB=16.50cm/s，vC= cm/s，vD=26.30cm/s；
(2)利用求得的數值在如圖所示的坐標系中做出小車的v—t圖線（以打A點時開始計時）( )，并根據圖線求出小車運動的加速度a＝ m/s2；（結果保留2位有效數字）
(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是 cm/s，此速度的物理意義是 。
2．（2022·陜西西安·校考一模）(1)關于電磁打點計時器的使用，下列說法正確的是( )
A．電磁打點計時器使用的是6V以下的直流電源
B．在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通電源
C．使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小
D．紙帶上打的點越密，說明物體運動的越慢
(2)電磁打點計時器是測量時間的儀器，其工作電壓約為 V, 電源頻率是50Hz, 它每隔 s打一次點,在測定勻變速直線運動加速度實驗中，某次實驗紙帶的記錄如圖6所示，紙帶上O、A、B、C、D、E、F、G為計數點，每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，O到各點距離由圖可知．則紙帶的加速度等于 ，在打D點時紙帶的速度為 （保留兩位有效數字），F到G的距離為 cm．
3．（2023·廣東茂名·模擬預測）用打點計時器測量重力加速度的實驗裝置如圖所示．當紙帶在鉤碼 帶動下向下運動時，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．
（1）該實驗中,下列方法有助于減小實驗誤差的是 .
A．應從紙帶上的第一個點跡開始測量、計算
B．選用的鉤碼的質量應盡可能小些
C．操作時，應先釋放紙帶，后接通電源
D．打點計時器的上下兩限位孔應在同一豎直線上
（2）某同學在正確操作下，選取了一條點跡清晰的紙帶，并測得連續三段相鄰點的距離，但不 小心將該紙帶撕成了三段，并丟失了中間段的紙帶，剩余的兩段紙帶如圖所示，其中A、B 兩點的距離x1 = 9.8 mm,C、D兩點的距離x2=17.6 mm.已知電源的頻率為50 Hz.在打點計時器打下C、D兩點的過程中，鉤碼的平均速度v= m/s.
（3）實驗測得當地的重力加速度g=
4．（2022·安徽·模擬預測）某同學用如圖甲所示裝置研究物塊的勻變速直線運動。
（1）實驗所用的打點計時器如圖乙所示，該打點計時器所用的電源是( )
A．的交流電　B．的直流電　C．的交流電
（2）實驗中得到一條清晰的紙帶如下圖所示，并在其上取7個點．
以打A點為計時零點，以t為橫坐標、（其中d為各點到A點的距離，t表示A點到各點的運動時間）為縱坐標，得到圖象的斜率為k，則加速度的大小為 ；圖線與縱軸的交點表示的物理意義是： 。
（3）該同學認為：圖象中的圖線與時間軸圍成的面積表示物塊在t時間內運動的位移大小．他的觀點是 （選填“正確”或“錯誤”）的。
5．（2022·新疆喀什·統考一模）（1）在做“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，給你以下器材：電磁打點計時器、電池組、紙帶、復寫紙、小車、鉤碼、細繩、一端附有定滑輪的長木板。其中不需要的器材是 ，還需要增添的器材有 。
（2）關于“探究小車速度隨時間變化的規律”這一實驗，下列說法正確的是 。
A．長木板不能側向傾斜，也不能一端高一端低
B．在釋放小車前，小車應靠近打點計時器
C．應先接通電源，待打點計時器打點穩定后再釋放小車
D．打點計時器應接在低壓直流電源上
E．小車運動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行
F．作v -t圖象時，應先描點后連線，并且要把描出的所有點都連接起來
21世紀教育網(www.21cnjy.com)中小學教育資源及組卷應用平臺
實驗一　研究勻變速直線運動
題型 選擇題 命題趨勢和備考策略
高考考點 探究小車速度隨時間變化規律； 描繪實驗的v-t圖像求加速度； 測定重力加速度；逐差法求加速度；打點計時器的使用；紙帶的數據處理和分析； 實驗創新與改進 【命題規律】 近3年新高考卷對于本實驗考查共計7次，主要考查： 1. 探究小車速度隨時間變化規律； 2. 測定自由落體運動的重力加速度； 3. 處理紙帶數據，利用逐差法求加速度； 【備考策略】 掌握勻變速直線運動規律，結合探究小車速度變化規律和測定重力加速度實驗，掌握打點計時器的使用，能準確分析紙帶數據，利用逐差法求加速度，利用圖像分析產生誤差原因。理解利用頻閃相機和光電門測定物體速度的創新型實驗的原理和處理問題的科學方法。 【命題預測】 新高考會更加重視探究小車速度隨時間變化規律，還原教材，此實驗必定更具有真實性、探究性和開放性。創新型實驗也將成為以后高考的熱門考向，2024年考生在學習探究小車速度隨時間變化規律的同時，不要忽略對創新型實驗的探索，既要重視小車速度隨時間變化規律實驗，而且不能忽略對創新型實驗的探索。
新高考 2023 浙江春招16題、全國甲卷23題
2022 北京卷16題、江蘇卷11題、全國乙卷22題
2021 湖北卷12題、天津卷9題
【導航窗口】
知識梳理
一、 基本實驗要求
二、 規律方法總結 2
考點突破
考點一　教材原型實驗 3
考點二　實驗拓展創新 7
考點過關
【素質基礎練】 11
【能力提高練】 18
【高考通關練】 23
基本實驗要求
1.實驗器材
電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、電源、復寫紙片.
2.實驗原理
3.實驗步驟
(1)按照如圖1所示實驗裝置，把打點計時器固定在長木板無滑輪的一端，接好電源；
(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的鉤碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；
(3)把小車停靠在打點計時器處，先接通電源，后放開小車；
(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；
(5)換紙帶重復做三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析.
4.注意事項
(1)平行：紙帶、細繩要和長木板平行.
(2)兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取紙帶.
(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止鉤碼落地及小車與滑輪相撞.
(4)減小誤差：小車的加速度宜適當大些，可以減小長度的測量誤差，加速度大小以能在約50 cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數點為宜.
規律方法總結
1.數據處理
(1)目的
通過紙帶求解運動的加速度和瞬時速度，確定物體的運動性質等.
(2)方法
①分析物體的運動性質——測量相鄰計數點間的距離，計算相鄰計數點距離之差，看其是否為常數，從而確定物體的運動性質.
②利用逐差法求解平均加速度
a1＝，a2＝，a3＝ a＝＝
③利用平均速度求瞬時速度：vn＝＝
④利用速度—時間圖象求加速度
a.作出速度—時間圖象，通過圖象的斜率求解物體的加速度；
b.剪下相鄰計數點的紙帶緊排在一起求解加速度.
2.依據紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動
(1)x1、x2、x3…xn是相鄰兩計數點間的距離.
(2)Δx是兩個連續相等的時間里的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2….
(3)T是相鄰兩計數點間的時間間隔：T＝0.02n(打點計時器的頻率為50 Hz，n為兩計數點間計時點的間隔數).
(4)Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續相等的時間間隔內的位移之差就一定相等.
考點一　教材原型實驗
【典例1】（2023·浙江·高考真題）在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示。
①需要的實驗操作有__________（多選）；
A．調節滑輪使細線與軌道平行
B．傾斜軌道以補償阻力
C．小車靠近打點計時器靜止釋放
D．先接通電源再釋放小車
②經正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續打出的點0、1、2、3、4為計數點，則計數點1的讀數為__________。已知打點計時器所用交流電源的頻率為，則打計數點2時小車的速度大小為：__________（結果保留3位有效數字）。
【答案】 ACD 2.75 1.48
【詳解】①[1]A．實驗需要調節滑輪使細線與軌道平行，選項A正確；
B．該實驗只要使得小車加速運動即可，不需要傾斜軌道補償阻力，選項B錯誤；
C．為了充分利用紙帶，則小車靠近打點計時器靜止釋放，選項C正確；
D．先接通電源再釋放小車，選項D正確。
故選ACD。
②[2][3]計數點1的讀數為2.75。已知打點計時器所用交流電源的頻率為，則打點周期T=0.02s，則打計數點2時小車的速度大小為
【變式1】圖中的甲、乙是高中物理實驗中常用的兩種打點計時器，請回答下面的問題：
（1）圖乙是 （填“電磁打點計時器”或“電火花計時器”），電源采用的是 ；（填“交流”“交流”或“四節蓄電池”）；
（2）某同學在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，關于軌道末端滑輪高度的調節正確的是 ；
A． B． C．
（3）該同學用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，相鄰兩點間的距離如圖丙所示，每兩個相鄰的計數點之間還有4個點未畫出。
①試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并填入下表中；（結果保留三位有效數字）
速度
數值 0.400 0.479 0.560 0.640
②將B、C、D、E、F對應的瞬時速度標在圖丁所示的直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線 ；
③由速度—時間圖像可得小車的加速度為 。（結果保留兩位小數）
【答案】 電火花計時器 交流220V B 0.721 0.80（0.75~0.85范圍內均可）
【詳解】（1）[1]圖乙中有墨粉紙盤，所以是電火花計時器。
[2]電火花計時器電源采用的是交流220V。
（2）[3]在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，為了使小車做勻變速直線運動，軌道末端滑輪高度應調節至使細線與軌道平行。
故選B。
（3）①[4]相鄰計數點間的時間間隔為
小車在F點的瞬時速度等于在E、G兩點間的平均速度，即
②[5]如圖所示。
③[6]v-t圖像的斜率表示加速度，所以小車的加速度為
【變式2】（1）電磁打點計時器使用的電源是 （填“交流”或“交流”）電源，電源頻率為時，如果每相鄰的計數點間還有4個點未標出，則相鄰兩個計數點的時間間隔為 s。
（2）在“練習使用打點計時器”的實驗中，某同學選出了一條清晰的紙帶，并取其中的A、B、C…五個點進行研究，這五個點和刻度尺標度對應的位置如圖所示。可求出A、C間的距離為 。
（3）在“探究小車速度隨時間變化規律”的實驗中：
（a）下列操作中正確的有 ；
A．在釋放小車前，小車要靠近打點計時器 B．打點計時器應放在長木板的有滑輪一端
C．應先接通電源，后釋放小車 D．電火花計時器應使用低壓交流電源
（b）某同學用如圖（a）所示的裝置測定勻加速直線運動的加速度，打出的一條紙帶如圖（b）所示，A、B、C、D、E為在紙帶上所選的計數點，相鄰計數點間的時間間隔為：
Ⅰ．打點計時器打下C點時小車的速度大小為 ；
Ⅱ．由紙帶所示數據可算出小車的加速度大小為 。
【答案】 交流8V 0.1 3.15 AC/CA 0.30 0.40
【詳解】（1）[1]電磁打點計時器使用的電源是交流8V。
[2]電源頻率為時，如果每相鄰的計數點間還有4個點未標出，則相鄰兩個計數點的時間間隔為
T=0.02×5s=0.1s
（2）[3]由題圖可知 A、C間的距離為3.15cm。
（3）（a）[4] A．在釋放小車前，小車要靠近打點計時器，可以充分利用紙帶，A正確；
B．打點計時器應放在長木板沒有滑輪的一端，B錯誤；
C．應先接通電源，待打點計時器打點穩定后，再釋放小車，C正確；
D．電火花計時器應使用220V的交流電源，D錯誤。
故選AC。
（b）Ⅰ．[5]由中間時刻的瞬時速度等于平均速度可得，打點計時器打下C點時小車的速度大小為
Ⅱ．[6]由可得小車的加速度大小為
考點二　實驗拓展創新
1.復習啟示
高考實驗題一般源于教材而不拘泥于教材，是在教材實驗的基礎上創設新情景.因此，要在夯實基礎實驗的基礎上注意遷移創新能力的培養，善于用教材中實驗的原理、方法和技巧處理新問題.
2.情景拓展
3.數據處理
(1)加速度的獲得：靠重物的拉力獲得加速度→長木板傾斜靠重力獲得加速度.
(2)速度的測量方法：由打點紙帶求速度→測定遮光片的寬度d和遮光片通過光電門的擋光時間Δt，由v＝求速度.
(3)加速度的測量方法：由打點紙帶利用逐差法求加速度→利用經過兩個光電門的瞬時速度，由速度位移關系式求加速度.
【典例2】利用圖甲裝置可以測量滑塊的加速度。氣墊導軌上相隔一定距離的兩處裝有兩個光電傳感器1、2，滑塊上固定一遮光條，滑塊與遮光條的總質量為M，若光線被遮光條遮擋，光電傳感器會輸出高電壓，兩光電傳感器采集數據后與計算機相連。滑塊在細線的牽引下向左加速運動，遮光條經過光電傳感器1、2時，通過計算機可以得到如圖乙所示的電壓U隨時間t變化的圖像。
（1）實驗前，接通氣源，將滑塊（不掛鉤碼）置于氣墊導軌上，輕推滑塊，計算機屏幕上顯示的電壓U隨時間t變化的圖像如圖乙所示，則要將氣墊導軌右側 （調低或調高）。
（2）用游標卡尺測遮光條寬度d，測量結果如圖丙所示，則d= mm；
（3）若圖乙是正確操作所得圖像，則滑塊運動的加速度大小a= （用題干已知物理量和測得物理量的字母符號表示）。
【答案】 調低 9.50
【詳解】（1）[1]因為t2（2）[2]20分度的游標卡尺精度為0.05mm，游標卡尺的主尺讀數為9mm，則
（3）[3]在極短時間內的平均速度等于該時刻的瞬時速度，故通過光電門1的速度為
經過光電門2的速度為
根據速度—時間公式可得，解得
【變式1】如圖甲所示是運用DIS實驗的位移傳感器測定小車運動規律的實驗裝置圖。
（1）固定在小車上的發射器不斷地向接收器發出短暫的超聲波脈沖和紅外線脈沖，從而測量物體運動的一些物理量。超聲波脈沖 紅外線脈沖（填“快于”或“慢于”）。
（2）圖乙是通過傳感器、數據采集器，再經過計算機所繪制的小車運動的速度 時間圖像。由該圖像可以求出小車加速度的大小為a＝ m/s2；小車的運動方向是 （選填“向左”或“向右”）運動。
【答案】 慢于 1.2 向右
【詳解】（1）[1]頻率高于20000Hz的聲波叫超聲波，超聲波是機械波，紅外線是電磁波，因此超聲波脈沖“慢于”紅外線脈沖。
（2）[2]由速度 時間圖像的斜率的大小表示加速度的大小，斜率的正、負表示加速度的方向，則有
可知加速度的大小為1.2m/s2，負號表示加速度的方向與運動方向相反。
[3]小車加速度的方向與運動方向相反，小車做勻減速運動，可知小車“向右”運動。
【變式2】某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖（a）所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌面上連續的6個水滴的位置。（已知滴水計時器每30s內共滴下46個小水滴）

（1）由圖（b）可知，小車在桌面上是 運動的。
A．從右向左 B．從左向右
（2）該小組同學根據圖（b）的數據判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖（b）中A點位置時的速度大小為 ，加速度大小為 （結果均保留2位有效數字）
【答案】 A 0.19 0.038
【詳解】（1）[1]小車運動過程中減速，相同時間內位移逐漸減小，由圖判斷小車從右向左運動，A正確，B錯誤。
故選B。
（2）[2]滴水計時器每30s滴落46個小水滴，則兩水滴之間的時間間隔為，由中間時刻的瞬時速度等于平均速度，可解得A點的瞬時速度大小為
[3]由逐差法解得加速度為
可知加速度大小為，方向與運動方向相反。
考點過關
【素質基礎練】
1．某實驗小組研究小車勻變速直線運動規律的實驗裝置如圖甲所示，打點計時器的工作頻率為50Hz。紙帶上計數點的間距如圖乙所示，相鄰兩個計數點之間還有四個計時點未標出。
(1)圖乙中標出的相鄰兩計數點的時間間隔T= s。
(2)計數點3對應的瞬時速度大小計算式為v3= 。
(3)為了充分利用記錄數據，減小誤差，小車加速度大小的計算式應為a= 。
(4)若計時器工作頻率大于50Hz，則根據表達式和題中數據計算出v3的結果比實際值 （填“相等”“偏大”或“偏小”）。
【答案】 0.1 偏小
【詳解】(1)[1]打點計時器的工作頻率為50Hz，故紙帶上相鄰點間的時間間隔為
相鄰兩個計數點之間還有四個計時點未標出，故相鄰計數點間的時間間隔
(2)[2]在極短時間內的平均速度等于該時刻的瞬時速度，則
(3)[3]根據逐差法可得
(4)[4]若計時器工作頻率大于50Hz，則相鄰計數點間的時間間隔T減小，根據
可知實際值偏大，所以按照題中給定的數據計算出v3的結果比實際值偏小。
2．一打點計時器固定在斜面上某處，一小車拖著穿過打點計時器的紙帶從斜面上勻加速滑下。下圖是打出的紙帶的一段，相鄰兩個計數點之間還有4個點未畫出。已知打點計時器使用的交流電頻率為50Hz。
（1）部分實驗步驟如下：
A．測量完畢，關閉電源，取出紙帶
B．接通電源，待打點計時器工作穩定后放開小車
C．將小車停靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連
D．把打點計時器固定在平板上，讓紙帶穿過限位孔
上述實驗步驟的正確順序是： （用字母填寫）；
（2）計算打下D點和E點時，小車的速度分別為vD= m/s，vE= m/s。
【答案】 DCBA 0.9m/s 1.1m/s
【詳解】（1）[1]實驗中應先安裝固定打點計時器，讓紙帶穿過限位孔，再將小車靠在打點計時器附近，小車尾部與紙帶相連，然后接通電源，待打點計時器工作穩定后放開小車，最后測量完畢，關閉電源，取出紙帶。
故正確的順序應為：DCBA
（2）[2]相鄰兩個計數點之間還有4個點未畫出，則周期為
打下D點時，小車的速度為
[3]打下E點時，小車的速度為
3．某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中，電源頻率為50Hz，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點。相鄰兩個計數點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數點之間的時間間隔為0.1s。
（1）在實驗中，使用打點計時器時應先 再 ；（均選填“拉動紙帶”或“啟動電源”）
（2）每兩個計數點間還有 個計時點沒有標出；
（3）試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D三個點時小車的瞬時速度，并將各個速度值填入下表（計算結果均保留3位有效數字）；
vB vC vD vE vF
數值/（m/s） 0.640 0.721
（4）以A點為計時起點，將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在直角坐標系中，作出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線 ；并說明小車速度變化的特點： 。
【答案】 啟動電源 拉動紙帶 4/四 0.400 0.479 0.560 小車的速度隨時間均勻增大
【詳解】（1）[1][2]在實驗中，使用打點計時器時應先啟動電源，再拉動紙帶。
（2）[3]由題意可知相鄰兩計時點間的時間間隔為
每兩個計數點間未標出的計時點個數為
（3）[4][5][6]分別用對應時間段的平均速度表示中間時刻的瞬時速度，可得
（4）[7]v-t圖線如圖所示。
[8]v-t圖線為斜率為正的傾斜直線，說明小車的速度隨時間均勻增大。
4．圖中的甲、乙是高中物理實驗中常用的兩種打點計時器，請回答下面的問題：
（1）圖乙是 （填“電磁打點計時器”或“電火花計時器”），電源采用的是 ；（填“交流”“交流”或“四節蓄電池”）；
（2）某同學在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，關于軌道末端滑輪高度的調節正確的是 ；
A． B． C．
（3）該同學用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點，相鄰兩點間的距離如圖丙所示，每兩個相鄰的計數點之間還有4個點未畫出。
①試根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，并填入下表中；（結果保留三位有效數字）
速度
數值 0.400 0.479 0.560 0.640
②將B、C、D、E、F對應的瞬時速度標在圖丁所示的直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線 ；
③由速度—時間圖像可得小車的加速度為 。（結果保留兩位小數）
【答案】 電火花計時器 交流220V B 0.721 0.80（0.75~0.85范圍內均可）
【詳解】（1）[1]圖乙中有墨粉紙盤，所以是電火花計時器。
[2]電火花計時器電源采用的是交流220V。
（2）[3]在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，為了使小車做勻變速直線運動，軌道末端滑輪高度應調節至使細線與軌道平行。
故選B。
（3）①[4]相鄰計數點間的時間間隔為
小車在F點的瞬時速度等于在E、G兩點間的平均速度，即
②[5]如圖所示。
③[6]v-t圖像的斜率表示加速度，所以小車的加速度為
5．（2023春·黑龍江雙鴨山·高二校考期末）某同學利用圖示裝置研究小車的勻變速直線運動。
（1）實驗中，必要的措施是 。
A．先釋放小車再接通電源
B．先接通電源再釋放小車
C．將小車放在靠近打點計時器的一端
D．將小車放在遠離打點計時器的一端
（2）他實驗時將打點計時器接到頻率為100Hz的電源上，得到一條紙帶，打出的部分計數點如下圖所示（每相鄰兩個計數點間還有9個點，圖中未畫出）。
，，，，，，則小車的加速度a= （充分利用測量的數據），打點計時器在打B點時小車的速度 m/s。（結果均保留兩位有效數字）
【答案】 BC/CB 0.80 0.40
【詳解】（1）[1] AB．實驗時應先接通電源，待打點計時器打點穩定后再釋放小車，A錯誤，B正確；
CD．為了充分利用紙帶獲取多的數據，應將小車放在靠近打點計時器的一端，C正確，D錯誤。
故選BC。
（2）[2]電源頻率為100Hz，則打點計時器每隔0.01s打一個點，紙帶上每相鄰兩個計數點間還有9個點，圖中未畫出，則知紙帶上每相鄰兩個計數點間的時間間隔為：T=0.01×10s=0.1s
由運動學公式，可得小車的加速度
[3]由中間時刻的瞬時速度等于平均速度，可得打點計時器在打B點時小車的速度
【能力提高練】
1．某同學使用有透光狹縫的鋼條和光電計時器的裝置測量重力加速度（圖1）．在鋼條下落過程中，鋼條擋住光源發出的光時，計時器開始計時，透光時停止計時，若再次擋光，計時器將重新開始計時．實驗中該同學將鋼條豎直置于一定高度（下端A高于光控開關），由靜止釋放，測得先后兩段擋光時間t1和t2．
（1）用游標卡尺測量AB、AC的長度，其中AB的長度如圖2所示，其值為 mm
（2）該同學利用及，求出、，再利用測量的時間t1和t2，可得到重力加速度的表達式為 （用，及給出的時間表示）；若狹縫寬度不能忽略，則測量值比真實值 （偏大或偏小）
【答案】 74.3 偏大
【詳解】（1）游標卡尺的主尺讀數為74mm，游標尺上第3個刻度和主尺上某一刻度對齊，所以游標尺讀數為0.1×3mm=0.3mm，所以最終讀數為：74mm+0.3mm=74.3mm.
（2）該同學利用，，根據極短時間內的平均速度等于瞬時速度表示鋼條運動的中間時刻瞬時速度，重力加速度為．若狹縫寬度不能忽略，A到C的實際時間大于t1+t2.所以測量得到的重力加速度值比其真實值偏大.
【點睛】對于基本測量儀器如游標卡尺、螺旋測微器等要了解其原理，正確使用這些基本儀器進行有關測量.知道極短時間內的平均速度可以代替瞬時速度.
2．某興趣小組利用如圖所示的實驗裝置來測量重力加速度。鐵架臺豎直放置，上端固定電磁鐵M，A、B為位置可調節的光電門，均與數字計時器N相連。
實驗步驟如下：
①接通M的開關，吸住小球；
②將A固定在小球下方某一位置，調節B的位置并固定，測出A和B之間的距離h1；
③斷開M的開關，小球自由下落，記錄小球從A到B的時間，重復測量3次對應于h1的時間，平均值為t1；
④保持A位置不變而改變B的位置并固定，測出A和B之間的距離h2，重復測量3次對應于h2的時間，平均值為t2。
完成下列問題：
(1)本實驗所用器材有；鐵架臺、電源電磁鐵、光電門、數字計時器，小球和 （填入正確選項前的字母）。
A．天平 B．刻度尺 C．游標卡尺
(2)重力加速度大小可表示為g= （用h1、t1、h2、t2表示）。
(3)另一組同學也利用該裝置測量重力加速度，如果實驗過程中保持B的位置不變而改變A的位置，那么該組同學 （填“能”或“不能”）正確測得重力加速度。
【答案】 B 能
【詳解】(1)[1]實驗需要測量A和B之間的距離，所以需要用刻度尺。因為沒有記錄小球過光電門的時間，所以不需要測量小球直徑，故不要游標卡尺。故選B。
(2)[2]設過A時的速度為，從A運動到B，有 ，
解得
(3)[3]倒過來分析，小球以相同的速度從B點豎直上拋，同理亦可以測得。
3．（2023·全國·模擬預測）在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，如圖給出了從0點開始，每5個點取一個計數點的紙帶，其中0、1、2、3、4、5、6都為計數點。測得：s1=1.40cm，s2=1.90cm，s3=2.38cm，s4=2.88cm，s5=3.39cm，s6=3.87cm。那么：
(1)在計時器打出點1、2、3、4、5、6時，小車的速度分別為：v1= m/s，v2= m/s，v3= m/s，v4= m/s，v5= m/s。
(2)在平面直角坐標系中作出速度—時間圖象。( )
(3)分析小車運動速度隨時間變化的規律。( )
(4)計算小車的加速度（兩種最合理的方法）。( )
【答案】 0.165 0.214 0.263 0.314 0.363 小車運動的速度隨時間均勻增加 0.50m/s2
【詳解】(1)[1][2][3][4][5]顯然，兩相鄰的計數點之間的時間間隔為T＝0.02×5 s＝0.1s．對應各點的速度分別為：
v1＝＝cm/s＝0.165m/s
v2＝＝cm/s＝0.214m/s
v3＝＝cm/s＝0.263m/s
v4＝＝cm/s≈0.314m/s
v5＝＝cm/s＝0.363m/s
(2)[6]按照橫坐標每0.02s為1個分度，縱坐標每0.02m/s為1個分度建立直角坐標系，根據上面計算出來的各計數時刻的速度值，用描點法即可作出小車運動的v－t圖象，如圖所示
(3)[7]根據小車運動的v－t圖象是一條向上傾斜的直線，可判斷小車運動的速度是隨時間均勻增加的；
(4)[8]根據圖像的 斜率表示加速度，有
紙帶上有連續相等時間(T=0.1s)內的六段位移，由判別式，結合逐差法有
4．小明與他的同伴在做測定勻變速直線運動的加速度的實驗時，由于他的同伴不太明確該實驗的目的及原理，他從實驗室里借取了如下器材：
（1）下列哪些器材是多余的 ：
①電磁打點計時器②天平③低壓交流電源④細繩⑤紙帶
⑥小車⑦鉤碼⑧秒表⑨一端有滑輪的長木板
（2）為達到實驗目的，還需要的器材是 ：
（3）小明在試驗中打出了一條紙帶，已知計時器打點的時間間隔為0.02s，他按打點先后順序每5個點取1個計數點，得到了O、A、B、C、D等幾個計數點，如圖所示，則相鄰兩個計數點之間的時間間隔為 s。用刻度尺量得OA=1.50cm，AB=1.90cm，BC=2.30cm，CD=2.70cm，打C點時紙帶的速度大小為 m/s。該勻變速直線運動的加速度的大小a= m/s2。
【答案】 ②⑧ 刻度尺 0.10 0.25 0.40
【詳解】（1）[1]根據實驗的步驟，結合實驗的原理確定實驗所需的器材，知道打點計時器使用的是交流電壓，打點計時器可以測量時間，不需要秒表，在該實驗中不需要測量小車的質量，不需要天平，所以多余的器材為：天平和秒表。
故選②⑧。
（2）[2]為了得到小車的運動規律，還需要刻度尺來測量計數點之間的距離，用來計算速度和加速度。
（3）[3]因為每相鄰兩計數點間還有4個打點，所以相鄰的計數點之間的時間間隔為
[4]利用勻變速直線運動的推論得
[5]運動的加速度為
5．小華同學在“研究勻變速直線運動”的實驗中，將打點計時器固定在某處，在繩子拉力的作用下小車拖著穿過打點計時器的紙帶在水平木板上運動，如圖1所示。由打點計時器得到表示小車運動過程的一條清晰紙帶的一段。如圖2所示，在打點計時器打出的紙帶上確定出八個計數點，相鄰兩個計數點之間的時間間隔為0.1s，并用刻度尺測出了各計數點到0計數點的距離，圖中所標數據的單位是cm。
（1）小華利用家庭電源來做實驗，因此應該選擇 打點計時器，工作電壓為 。
（2）根據紙帶提供的信息，小華同學已經計算出了打下1、2、3、4、5這五個計數點時小車的速度、請你幫助他計算出打下計數點6時小車的速度（結果保留3位有效數字）并填入下表 。
計數點 1 2 3 4 5 6
t/s 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6
v/(m·s-1) 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530
（3）根據v-t圖像可知，小車運動的加速度為 m/s2（保留2位有效數字）。
【答案】 電火花 220V 0.570 0.42
【詳解】（1）[1]由于直接利用家庭電源來做實驗，所以應選擇電火花打點計時器，其工作電壓為220V。
（2）[2]勻變速直線運動中，中間時刻的瞬時速度等于該過程的平均速度，則有
（3）[3]圖像的斜率表示加速度，根據v-t圖像可得
【高考通關練】
1．（2022·新疆喀什·統考一模）用電磁打點計時器“研究勻變速直線運動”的實驗中，打點計時器的工作頻率為50Hz，如圖所示的是一次記錄小車運動情況的紙帶，圖中A、B、C、D、E、F、G為相鄰的計數點，相鄰計數點間還有四個點未畫出。
(1)根據運動學有關公式可求得 vB=16.50cm/s，vC= cm/s，vD=26.30cm/s；
(2)利用求得的數值在如圖所示的坐標系中做出小車的v—t圖線（以打A點時開始計時）( )，并根據圖線求出小車運動的加速度a＝ m/s2；（結果保留2位有效數字）
(3)將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是 cm/s，此速度的物理意義是 。
【答案】 21.40 0.49 11.60 開始計時時小車的速度（即表示小車在A點的瞬時速度）
【詳解】(1)[1]電磁打點計時器頻率是50Hz時，它們每隔0.02s打一次點，根據題意可知：每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，因此計數點之間的時間間隔為
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，因此有
(2)[2]描點作圖，用平滑曲線連接，如圖所示
[3]速度圖象中斜率即加速度，所以
(3)[4]將圖線延長與縱軸相交，交點的縱坐標是11.60cm/s；
[5]此速度的物理意義是：開始計時時小車的速度（即表示小車在A點的瞬時速度）。
2．（2022·陜西西安·校考一模）(1)關于電磁打點計時器的使用，下列說法正確的是( )
A．電磁打點計時器使用的是6V以下的直流電源
B．在測量物體速度時，先讓物體運動，后接通電源
C．使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小
D．紙帶上打的點越密，說明物體運動的越慢
(2)電磁打點計時器是測量時間的儀器，其工作電壓約為 V, 電源頻率是50Hz, 它每隔 s打一次點,在測定勻變速直線運動加速度實驗中，某次實驗紙帶的記錄如圖6所示，紙帶上O、A、B、C、D、E、F、G為計數點，每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，O到各點距離由圖可知．則紙帶的加速度等于 ，在打D點時紙帶的速度為 （保留兩位有效數字），F到G的距離為 cm．
【答案】 CD 4∽6 V 或6V以下 0.02秒 0.75 m/s2 0.40 m/s 5.90
【詳解】(1) A.電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，其工作電壓是4到6V，電源的頻率是50Hz，它每隔0.02s打一次點．電火花計時器是利用火花放電在紙帶上打出小孔而顯示出點跡的計時儀器，使用220V交流電壓，當頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一次點，電火花計時器工作時，指導運動所受到的阻力比較小，它比電磁打點計時器實驗誤差小；故A錯誤；
B.在測量物體速度時，先接通電源，后讓物體運動，只有這樣才能保證紙帶上打的點多一些，否則先讓物體運動，后接通電源，由可能紙帶上打不上點；故B錯誤；
C.當頻率為50Hz時，它每隔0.02s打一次點，即打點的時間間隔等于頻率的倒數，所以使用的電源頻率越高，打點的時間間隔就越小，故C正確；
D.紙帶上打的點越密，說明物體在相等的時間間隔內位移越小，即運動的越慢，故D正確．
(2) 電磁打點計時器是測量時間的儀器，其工作電壓約為，它每隔0.02s打一次點
由于每相鄰兩個計數點間還有4個點沒有畫出，所以相鄰的計數點間的時間間隔T=0.1s，設O到A之間的距離為x1，以后各段分別為x2、x3、x4、x5、x6，根據勻變速直線運動的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小得：
x4-x1=3a1T2
x5-x2=3a2T2
x6-x3=3a3T2
為了更加準確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值得：
即小車運動的加速度計算表達式為：
代入數據解得：
根據勻變速直線運動中時間中點的速度等于該過程中的平均速度，可以求出打紙帶上D點時小車的瞬時速度大小
由于
△x=aT2=0.75cm
所以
xFG=xEF+△x=5.15cm+0.75cm=5.90cm
3．（2023·廣東茂名·模擬預測）用打點計時器測量重力加速度的實驗裝置如圖所示．當紙帶在鉤碼 帶動下向下運動時，打點計時器在紙帶上打下一系列的點．
（1）該實驗中,下列方法有助于減小實驗誤差的是 .
A．應從紙帶上的第一個點跡開始測量、計算
B．選用的鉤碼的質量應盡可能小些
C．操作時，應先釋放紙帶，后接通電源
D．打點計時器的上下兩限位孔應在同一豎直線上
（2）某同學在正確操作下，選取了一條點跡清晰的紙帶，并測得連續三段相鄰點的距離，但不 小心將該紙帶撕成了三段，并丟失了中間段的紙帶，剩余的兩段紙帶如圖所示，其中A、B 兩點的距離x1 = 9.8 mm,C、D兩點的距離x2=17.6 mm.已知電源的頻率為50 Hz.在打點計時器打下C、D兩點的過程中，鉤碼的平均速度v= m/s.
（3）實驗測得當地的重力加速度g=
【答案】 D 0.88 9.75
【詳解】第一空．不一定要從紙帶上第一個點開始計算驗證機械能是否守恒，故A錯誤；選用的鉤碼的質量應盡可能大些，密度盡量大一些，可以減小受到的阻力的影響，可減少實驗誤差，故B錯誤；操作時，應先接通電源，后釋放紙帶，以保證紙帶充分利用，該次序不能顛倒．故C錯誤；打點計時器的上下兩限位孔應在同一豎直線上，以減小摩擦造成的誤差，故D正確．
第二空．電源的頻率為50Hz，則T=0.02s，根據平均速度公式可知
第三空．中間段的紙帶有1個計時點，根據勻變速直線運動的推論△x=aT2可得：xCD-xAB=2aT2，解得a=9.75m/s2
4．（2022·安徽·模擬預測）某同學用如圖甲所示裝置研究物塊的勻變速直線運動。
（1）實驗所用的打點計時器如圖乙所示，該打點計時器所用的電源是( )
A．的交流電　B．的直流電　C．的交流電
（2）實驗中得到一條清晰的紙帶如下圖所示，并在其上取7個點．
以打A點為計時零點，以t為橫坐標、（其中d為各點到A點的距離，t表示A點到各點的運動時間）為縱坐標，得到圖象的斜率為k，則加速度的大小為 ；圖線與縱軸的交點表示的物理意義是： 。
（3）該同學認為：圖象中的圖線與時間軸圍成的面積表示物塊在t時間內運動的位移大小．他的觀點是 （選填“正確”或“錯誤”）的。
【答案】 C 打A點時物塊的速度（合理即可） 錯誤
【詳解】（1）[1]圖乙所示的打點計時器為電火花計時器，所用電源為交流電，故選C。
（2）[2][3]根據
得
因此斜率為
即加速度大小為
圖線與縱軸的交點為打A點時物塊的速度。
（3）[4]不能用圖象中的圖線與時間軸圍成的面積表示物塊t時間內運動的位移大小，他的觀點是錯誤的。
5．（2022·新疆喀什·統考一模）（1）在做“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，給你以下器材：電磁打點計時器、電池組、紙帶、復寫紙、小車、鉤碼、細繩、一端附有定滑輪的長木板。其中不需要的器材是 ，還需要增添的器材有 。
（2）關于“探究小車速度隨時間變化的規律”這一實驗，下列說法正確的是 。
A．長木板不能側向傾斜，也不能一端高一端低
B．在釋放小車前，小車應靠近打點計時器
C．應先接通電源，待打點計時器打點穩定后再釋放小車
D．打點計時器應接在低壓直流電源上
E．小車運動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行
F．作v -t圖象時，應先描點后連線，并且要把描出的所有點都連接起來
【答案】 電池組 低壓交流電源、刻度尺 BCE
【詳解】（1）[1][2]電磁打點計時器使用低壓交流電源，所以不需要的器材是電池組。為了得到小車的運動規律，還需要刻度尺來測量計數點之間的距離，所以還需要低壓交流電源、刻度尺。
（2）[3]A．長木板不能側向傾斜，但是可以一端高一端低，故A錯誤；
B．在釋放小車前，小車應盡量靠近打點計時器，以能在紙帶上打出更多的點，有利于實驗數據的處理，故B正確；
C．實驗中應先接通電源，待打點計時器打點穩定后再釋放小車，故C正確；
D．打點計時器應接在低壓交流電源上，故D錯誤；
E．小車運動時要保持紙帶與打點計時器平面、木板平行，故E正確；
F．作v -t圖象時，讓盡量多的點在圖線上，不在圖線上的點均勻分布在圖線的兩側，描繪成平滑的曲線，不要求所有的點都在圖線上，故F錯誤。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑