实验1　探究小车速度随时间变化的规律

实验1探究小车速度随时间变化的规律目录CONTENTS实验基础·必备实验技能·创新课时跟踪训练实验基础·必备原理

装置

图

（1）

平衡摩擦力。（2）

满足悬挂槽码质量远小于小车质量。（均选填

“需要”或“不需要”）不需要

不需要

操作

要领（1）安装：按照实验装置，把打点计时器固定在长木板

⁠

的一端，接好电源；（2）连接：把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的

钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；（3）释放：把小车停在靠近打点计时器处，先

⁠，

后

；小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；（4）重复：更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进

行测量、分析无滑

轮

接通电源

放开小车

数

据

处

理

斜率

注

意

事

项（1）平行：细绳、纸带与长木板平行。（2）靠近：小车从靠近打点计时器的位置释

放。（3）先后：先接通电源后释放小车，先关闭电源后取下纸带。（4）防撞：在到达长木板末端前让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。（5）适当：悬挂的槽码要适当，避免纸带上打出的点太少或过于密集误

差

分

析（1）纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差。（2）计数点间距离的测量有偶然误差。（3）作图有误差实验技能·创新一、教材原型实验

（2026·湖南娄底期末）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验

中，打点计时器使用的交流电源的频率为50

Hz，实验装置和记录小车运动

的纸带如图所示，在纸带上选取7个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻

两计数点之间还有四个点未画出，已知相邻两计数点的间距如图所示。（1）电磁打点计时器使用的是

（选填“交流电源”或“直

流电源”），工作电压为

（选填“8

V”或“220

V”）。安装纸带

时，需要将纸带置于

（选填“复写纸”或“墨粉纸盘”）

的

（选填“上方”或“下方”）。解析：

电磁打点计时器使用的是低压交流电源，工作电压为8

V，安

装纸带时，应将纸带置于复写纸的下方。交流电源

8

V

复写纸

下方

（2）下列关于本实验，说法正确的是

（填选项前字母）。A.

实验时，先释放小车，再接通电源B.

释放小车时，小车应靠近打点计时器释放C.

本实验中，必须调节长木板水平D.

实验前，应调节细线与长木板平行E.

安装打点计时器时，应使限位孔在长木板的中心轴线上BDE

解析：

实验时，先接通电源，再释放小车，选项A错误；释放小车

时，小车应靠近打点计时器，选项B正确；本实验中，不一定必须调节长

木板水平，只要小车能做加速运动即可，选项C错误；实验前，应调节细

线与长木板平行，选项D正确；安装打点计时器时，应使限位孔在长木板

的中心轴线上，以减小纸带和限位孔之间的摩擦力，选项E正确。（3）相邻两计数点之间的时间间隔T＝

s，B点的瞬时速度为vB

＝

m/s，小车的加速度a＝

m/s2（计算结果保留2位有效

数字）。

0.10

0.40

0.80

（4）如果当时电网中交变电流的频率稍有增大，从50

Hz变成了60

Hz，而

做实验的同学并不知道，仍按照50

Hz进行数据处理，那么速度的测量值与

实际值相比

（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。解析：

如果当时电网中交变电流的频率稍有增大，从50

Hz变成了60

Hz，而做实验的同学并不知道，仍按照50

Hz进行数据处理，则实验计算

用的频率值偏小，得到的计数点间的时间间隔偏大，则速度的测量值偏

小，即速度的测量值小于真实值。偏小

（2026·江苏无锡期中）某实验小组使用如图甲所示的装置探究小车

做匀变速直线运动的规律。实验所使用交流电的频率为50

Hz。（1）该小组打出一条纸带，图乙是纸带的一部分，纸带上标出了连续的3

个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个点没有画出。打点

计时器打C点时，小车的速度大小为

m/s（结果保留2位有效数

字），方向

（选填“向左”或“向右”）。0.44

向左

（2）其余各点的速度都标在了v-t坐标系中，如图丙所示。t＝0.10

s时，

电火花计时器恰好打B点。请你将（1）中所得结果标在图丙所示坐标系中

（其他点已标出），并作出小车运动的v-t图线；利用图线可知，小车的速

度随时间均匀增加，其加速度大小a＝

m/s2。（结果保留2位有效

数字）1.1

二、创新拓展实验创新角度1：计时方法的改进

采用滴水法获得两点间的时间间隔

打点计时器见〔典例3〕创新角度2：实验器材及速度的测量方法的改进

见〔典例4〕

（2025·江西南昌二模）一辆小车上装有一个滴墨水的容器，每分钟

滴出120滴墨水。重物通过滑轮用细绳牵引小车向右做匀加速直线运动，

结果在水平桌面上留下一串墨滴，如图所示，测出ab＝0.11

m，bc＝0.15

m，cd＝0.19

m，不计空气阻力。（计算结果均保留2位小数）请回答下列问题：（1）b、c墨滴刚滴下时小车的速度分别是

m/s、

m/s；0.26

0.34

（2）小车运动的加速度为

m/s2；

0.16

（3）墨水刚离开容器的位置距离桌面有一定的高度，这一因素会导致速

度的测量值

、加速度的测量值

（选填“偏大”“偏小”

或“不变”）。解析：

考虑墨滴在空中停留的时间，会

导致位移测量值偏大，即相邻两滴墨水之间

的距离大于车的实际位移，从而会导致速度

的测量值偏大，但相邻两段位移之差不变，

所以加速度的测量值不受上述因素的影响，

即加速度不变。偏大

不变

（2025·江西南昌一模）研究物体的运动时，除了使用打点计时器计

时外，也可以使用数字计时器。计时系统的工作要借助于光源和光敏管

（统称光电门）。光源和光敏管相对，它射出的光使光敏管感光。当滑块

经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光

时间的长短，通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间，可以

算出滑块经过时的速度。如图1，在滑块上安装宽度d为0.50

cm的遮光

条，滑块在牵引力作用下由静止开始运动并通过光电门，配套的数字计时

器记录了遮光条的遮光时间Δt为2.5

ms。

2.0

解析：

由于光电门的光源射出的光有一定的粗细，且当遮光条遮住光源射出光的80％，认为光被遮住，即挡光时间变短，所以平均速度的测量值比真实值偏大。偏大

（3）用U型挡光片便可消除上述系统误差。某同学换用如图2所示的U型挡光片重复上述实验，若数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔为Δt'，则滑块通过光电门的瞬时速度v'＝

。（用s、Δt'表示）

课时跟踪训练1.

（2026·河北石家庄模拟）利用如图所示的装置探究匀变速直线运动的

规律。（1）除图中所示器材外，下列器材必要的是

⁠；A.

电压适当的交流电源B.

秒表C.

天平D.

刻度尺AD

解析：该实验不需要秒表与天平，需要通过打点计时器记录，而打点计时器需要接到交流电源上，处理数据时需要利用刻度尺测量长度。故选A、D。12345（2）实验中打点周期为0.02

s，纸带宽为2

cm，小新实验小组得到如图所

示的纸带，选取5个计时点，测得A、C间的距离为6.0

cm，D、E间的距离

为3.2

cm。则打点B时纸带的速度为

m/s，纸带加速度为

⁠

m/s2（均保留2位有效数字）；1.5

2.0

12345（3）小路实验小组每隔0.1

s取一个计数点，并按相邻计数点把纸带逐段剪下如图放好，纸带左上端点近似成一条直线，如图连接后，用刻度尺测出其斜率为k＝0.6，已知纸带宽为2

cm，则纸带加速度为

m/s2（保留2位有效数字）。1.2

解析：

因为剪断的纸带所用的时间都是T＝0.1

s，设两个相邻相等时

间内的位移差为Δx，则根据题意有Δx＝kd＝0.6×2×10－2

m＝1.2×10－2

m，再由Δx＝aT2，解得a＝1.2

m/s2。123452.

（2025·福建福州一模）如图甲所示为在气垫导轨上研究匀变速直线运

动的示意图，滑块上装有宽度为d的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过

两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门2的时间Δt及遮光条从光

电门1运动到光电门2的时间t，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x。12345（1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝

cm；解析：

遮光条的宽度d＝11

mm＋4×0.1

mm＝11.4

mm＝1.14

cm。（2）保持其他实验条件不变，只调节光电门2的位置，滑块每次都从同一位置由静止释放。1.14

2k1

12345

123453.

（2026·江苏徐州期中）小亮同学研究自由落体运动的规律时，将小球

固定在刻度尺的旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后

用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置可得出速度、加

速度等信息，实验装置如图甲所示。某次实验小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ如图乙所示，

已知相邻两帧之间的时间间隔为0.02

s，刻度尺为毫米刻度尺。12345（1）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为

m/s。（结果保留2位有效数字）1.4

12345（2）关于实验装置和操作，以下说法错误的是

⁠。A.

选择材质密度大的小球B.

铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落C.

刻度尺应固定在竖直平面内D.

固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺B

解析：选择材质密度大的小球，可以减小阻力的影响，故A正确；铅垂线的

作用是检验刻度尺是否竖直，故B错误；小球做自由落体运动，位移方向

为竖直方向，所以刻度尺应固定在竖直平面内，故C正确；手机摄像镜头

应正对刻度尺固定，使得拍摄照片时相机摄像头与刻度尺垂直，故D正

确。本题选错误的，故选B。12345（3）为了得到更精确的加速度值，小亮利用多帧图片测算其对应的速度v

和下落的高度h，绘制了v2-h图像，如图所示。其中P、Q分别为两个大小相

同，质量不同的小球下落的图像，由图像可知

（填正确选项前字母）。D

A.

小球P的质量等于小球Q的质量B.

小球P的质量小于小球Q的质量C.

图像的斜率表示小球下落的加速度D.

小球P的数据算出的加速度值更接近当地重力加速度12345

123454.

（2025·河北承德二模）图甲为用于测量小车加速度的实验装置示意

图。由于设备出现故障，目前仅有一个光电门能够正常工作。为了进行实

验，兴趣小组在小车上安装了一个特殊设计的栅栏（如图乙）。该栅栏由

宽度相同的不透明条带和宽度相同的透明条带交替排列组成，其中L≫d。12345实验步骤如下：（1）用游标卡尺测量不透明条带的宽度d，游标卡尺的示数如图丙所示，

其读数为

mm。6.60

解析：

由图丙可知，该游标卡尺为20分度，则分度值为0.05

mm，故

不透明条带的宽度为d＝6

mm＋12×0.05

mm＝6.60

mm。（2）调整栅栏，使栅栏与导轨平行。12345（3）将小车从斜面顶端由静止释放，用光电门测出遮光时间依次分别为

t1、t2、t3、t4、t5。（4）小车的加速度a＝

。（用d、L、t1和t2表示）

12345

12345（6）如果栅栏没有调整到与斜面平行，由此引起的误差会使加速度的测

量值

（选填“＜”“＞”或“＝”）真实值。

＜

123455.

（2025·湖南高考11题）某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下：（