第一章第4课时实验一：探究小车速度随时间变化的规律

第一章运动的描述匀变速直线运动的研究实验一：探究小车速度随时间变化的规律第4课时1.了解物理实验中的误差，学会减小实验误差。2.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。3.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。目标要求考点一误差和有效数字考点二实验：探究小车速度随时间变化的规律内容索引考点三探索创新实验课时精练误差和有效数字考点一1.误差的定义：误差是实验测量值(包括直接和间接测量值)与真实值(客观存在的准确值)之差。2.误差分类：(1)按误差来源分类

系统误差偶然误差主要来源(1)实验原理不完善(2)实验仪器不精确(3)实验方法粗略由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的基本特点对测量结果的影响具有相同的倾向性，即总是偏小或总是偏大实验结果有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同减小方法完善实验原理，提高实验仪器的精确程度，设计更科学的实验方法多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值(2)按误差数值表示方法分类

绝对误差相对误差意义测量值与真实值之差的绝对值说明(1)在直接用仪器测量某一物理量时，提高测量仪器的精度是减小绝对误差的主要方法。(2)绝对误差只能判别一个测量结果的精确度，比较两个测量值的准确度则必须用相对误差。3.有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字。(1)有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是偶然误差的来源。(2)有效数字的位数：在一个数中，自左向右，从第一个不为零的数字起，到右边最末一位数字止(包括末位数为零的数字)，共有几个数字，就是几位有效数字。返回考点二实验：探究小车速度随时间变化的规律原理装置图

(1)从纸带上确定计数点以及与某点相邻两计数点间隔的时间、距离，利用平均速度表示这点的瞬时速度(2)测量出各相邻计数点的距离之差，通过比较距离之差来确定物体运动性质实验器材打点计时器(电磁打点计时器使用8V交流电源；电火花计时器使用220V交流电源)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、刻度尺、槽码、导线、交流电源等注意事项(1)平行：纸带、细绳要与长木板平行(2)两先两后：实验中应先

，后让

；实验完毕应先

，后取下纸带(3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞(4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6、7个计数点为宜(5)小车从靠近打点计时器位置释放接通电源小车运动断开电源数据处理误差分析(1)使用刻度尺测计数点间的距离时有误差(2)作v-t图像时出现作图误差(3)电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同(若频率降低，则T增大，加速度的测量值会

真实值)(4)长木板表面粗糙程度不同，小车运动时加速度有变化造成误差大于[2023·浙江1月选考·16

Ⅰ(1)]在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示。(1)需要的实验操作有

；A.调节滑轮使细线与轨道平行B.倾斜轨道以平衡阻力C.小车靠近打点计时器静止释放D.先接通电源再释放小车ACD

实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道以平衡阻力，选项B错误；为了充分利用纸带，应使小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确；应先接通电源再释放小车，选项D正确。(2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为

cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打计数点2时小车的速度大小为

m/s(结果保留3位有效数字)。2.751.48

返回考点三探索创新实验(2024·浙江省A9协作体期中联考)小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是

。小钢球

小钢球受到的空气阻力相比其重力很小，可近似认为做自由落体运动，故选小钢球。(2)下列主要操作步骤的正确顺序是

。(填写各步骤前的序号)①把刻度尺竖直固定在墙上②捏住小球，从刻度尺旁静止释放③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置④打开手机摄像功能，开始摄像①③④②

安装好器材后，先固定手机调好镜头位置，再打开手机摄像功能进行摄像，再由静止释放小球，故顺序是①③④②。

9.6(9.5、9.7均可)

(4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，

(填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。仍能

释放时手晃动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直分运动仍然是加速度为重力加速度g的运动，故仍能用(3)问的方法测出重力加速度。(2023·全国甲卷·23)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连。右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。

24.0080.0

位移区间ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.3066.073.087.394.6答案见解析图

根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得

70.059.0

(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA=

，小车的加速度大小a=

。(结果用字母k、b表示)b2k

返回课时精练精练高频考点提升关键能力对一对题号12答案(1)220V

(2)3.65(3.64、3.66、3.67、3.68均可)(3)0.28(或0.27)(4)可行(1)电火花计时器交流220V

(2)B(3)①0.721

②见解析图③0.80题号34答案答案12341234答案1.(2024·浙江台州市模拟)在探究小车速度随时间变化的规律的实验中，实验装置如图甲所示，某同学将电火花计时器接在频率为50Hz的电源上。在打出的纸带上每5个点取一个计数点，共取了0、1、2、3、4、5、6七个计数点，如图乙所示。(1)图甲中电火花计时器所接的电源为

(选填“8V”或“220V”)交流电源。220V

电火花计时器接220

V交流电源。1234答案(2)图乙中计数点2的读数为

cm。3.65(3.64、3.66、3.67、3.68均可)

刻度尺最小刻度为毫米，估读一位，所以计数点2的读数为3.65

cm。1234答案(3)打下图乙中计数点3时，小车的速度为

m/s(结果保留2位有效数字)。0.28(或0.27)

1234答案(4)该同学从每一个计数点处将纸带剪开分成几段，将这些纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐标系中，如图丙所示，最后将纸带上端中心点连起来，于是得到v-t图像，用该图像探究小车速度随时间变化的规律是否可行？

(选填“可行”或“不可行”)。可行

因为纸带的长度除以时间是这一段的平均速度，而平均速度可看成中间时刻的瞬时速度，剪后每条纸带对应的时间都是0.1

s，所以可以用纸带的长度代替速度，所以此方案可行。1234答案1234答案2.(2026·浙江宁波市六校期中联考)图中的甲、乙是高中物理实验中常用的两种打点计时器，请回答下面的问题：(1)图乙是

(填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)，电源采用的是

(填“交流8V”“交流220V”或“四节蓄电池”)；电火花计时器交流220V

题图乙中有墨粉纸盘，所以是电火花计时器。电火花计时器电源采用的是交流220

V。1234答案(2)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，关于轨道末端滑轮高度的调节正确的是

；B

在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，为了使小车做匀变速直线运动，轨道末端滑轮高度应调节至使细线与轨道平行。故选B。1234答案(3)该同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共七个计数点，相邻两点间的距离如图丙所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出，已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz。速度vBvCvDvEvF数值/(m·s-1)0.4000.4790.5600.640

①试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下F点时小车的瞬时速度，并填入右表中(结果保留三位有效数字)；0.7211234答案

1234答案②将C、D、E、F对应的瞬时速度标在图丁所示的直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的图线；答案见解析图1234答案

如图所示。1234答案③由速度—时间图像可得小车的加速度为

m/s2(结果保留两位小数)。0.80

1234答案1234答案3.(2025·北京卷·16)利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律，实验装置如图甲所示。(1)按照图甲安装好器材，下列实验步骤正确的操作顺序为

(填各实验步骤前的字母)。A.释放小车B.接通打点计时器的电源C.调整滑轮位置，使细线与木板平行CBA

实验步骤中，首先调整滑轮位置使细线与木板平行，确保力的方向正确；接着接通打点计时器电源，让计时器先工作；最后释放小车。故顺序为CBA；1234答案(2)实验中打出的一条纸带如图乙所示，A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出)，可以判断纸带的

(填“左端”或“右端”)与小车相连。左端

小车做匀加速直线运动时，速度越来越大，纸带上点间距逐渐增大。题图乙中纸带左端间距小，右端间距大，说明纸带左端与小车相连。1234答案(3)图乙中相邻计数点间的时间间隔为T，则打B点时小车的速度v=

。

1234答案(4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图丙所示，将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点，另一端穿过打点计时器。实验时圆盘从静止开始转动，选取部分纸带如图丁所示。相邻计数点间的时间间隔为0.10s，圆盘半径R=0.10m。则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为

m/s2；打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为

m/s2。(结果均保留两位有效数字)0.811.61234答案

1234答案1234答案

根据上述的实验步骤，请回答：(1)滑块通过光电门时的速度大小v=

(用实验中所测物理量符号表示)。

1234答案(2)将挡光片经过光电门的平均速度视为挡光片前端经过光电门的瞬时速度，则滑块运动的加速度a