06　第一章　第6课时　探究小车速度随时间变化的规律(实验课)

第一章运动的描述匀变速直线运动的研究第6课时探究小车速度随时间变化的规律(实验课)[学习目标]

1．会正确使用打点计时器，会利用纸带上的点计算瞬时速度。2．会利用纸带计算匀变速直线运动的加速度，研究物体做匀变速直线运动的规律。一、实验基础知识1．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0的数字起，到右边最末一位数字止(包括末位数为0的数字)，共有几个数字，就是几位有效数字。2．打点计时器(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50Hz时，每隔___________打一次点。(2)结构①电磁打点计时器(如图)：0.02s

②电火花计时器(如图)：

8V交流电源220V交流电源二、实验：探究小车速度随时间变化的规律原理装置图

操作要求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：先通电后释放小车，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，防止钩码落地及小车与滑轮相撞。5．适当：悬挂的钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集数据处理数据处理方法二：利用速度—时间图像求加速度

作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度误差分析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．作图有误差类型1

教材原型实验[典例1]用如图甲所示的实验装置进行“测量小车做直线运动的瞬时速度”实验，完成下列相关内容：(1)图乙中所示是________。A．电磁打点计时器B．电火花计时器(2)(多选)下列实验要求或操作，正确的有______。A．必须使用交流电源B．钩码质量必须远小于小车质量C．必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力D．小车应靠近打点计时器释放E．先接通电源，再释放小车A

ADE

①根据连续相等的时间间隔内的________基本相等，可认为小车做匀变速直线运动。丙图中纸带________(选填“左”或“右”)侧是与小车相连的一端。②已知交流电源的频率为50Hz，则在打下C点时小车的速度大小为________m/s(结果保留三位有效数字)，小车运动的加速度大小为________m/s2(结果保留两位有效数字)。位移差左0.844

1.7(3)小组通过实验得到了如图丙所示的一条纸带，相邻两个计数点间的距离已在图中标出(每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来)。[解析]

(1)题图乙中所示是电磁打点计时器，故选A。(2)根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源，故A正确；在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡阻力，也不需要考虑细绳上的拉力是否近似等于钩码重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量，故B、C错误；为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器，故D正确；实验中应先接通电源，再释放小车，故E正确。

[典例2]在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用某种计时器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，计时器接在220V、50Hz交流电源上。(1)则该计时器是________(选填“电火花”或“电磁打点”)计时器，设它打点的周期为T，计算F点的瞬时速度vF的公式为vF＝________(用字母表示)。(2)他经过测量并计算得到计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表。以A点对应的时刻为t＝0，试在图乙所示坐标系中合理地选择标度，作出v-t图像，并利用该图像求出物体的加速度a＝________m/s2(结果保留两位有效数字)。对应点BCDEF速度/(m·s-1)0.1410.1800.2180.2620.301电火花

见解析图0.40

(3)如果当时电网中交流电源的电压变成210V，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”)。

不变

(3)如果当时电网中交流电源的电压变成210

V，而做实验的同学并不知道，但频率不变，则打点的周期不变，那么加速度的测量值与实际值相比不变。类型2

探索创新实验[典例3]

(2025·北京卷节选)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1所示。(1)按照图1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(2)实验中打出的一条纸带如图2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________(选填“左端”或“右端”)与小车相连。(3)图2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＝________。CBA

左端

(4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3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4所示。相邻计数点间的时间间隔为0.10s，则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为________m/s2。(结果保留两位有效数字)0.81

[典例4]

(2023·全国甲卷)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。

位移区间ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.3066.073.087.394.624.0080.0

见解析图

70.8(69.8～71.8均可)

59.0(58.0～60.0均可)

b

2k

课时作业(六)探究小车速度随时间变化的规律(实验课)题号13241．(2023·浙江1月选考节选)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)(多选)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由静止释放D．先接通电源再释放小车ACD

(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。(结果保留三位有效数字)题号13242.75

1.48(1.46～1.50均可)

题号13242．(2025·陕西安康一模)某实验小组用如图甲所示的实验装置测量木块运动的加速度，一端垫起的木板上有一木块，木块与穿过电火花计时器的纸带相连，电火花计时器接频率为50Hz的交流电源，接通电源后，由静止释放木块，木块带动纸带打出如图乙所示的一条纸带，A、B、C、D、E是选取的计数点，每相邻两计数点间还有四个点未画出。题号1324(1)图甲中电火花计时器所接电源的电压为______(选填“8V”或“220V”)。(2)根据图乙中的数据可知，电火花计时器打D点时木块的速度大小vD＝______m/s，木块加速度大小a＝________m/s2。(结果均保留两位有效数字)题号1324220V

1.3

3.0

题号13243．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。题号1324(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，则d＝________mm；②用刻度尺测量A点与光电门所在位置B点之间的水平距离x；③滑块从A点由静止释放(已知砝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。题号13246.60

题号13242.38×104

0.518

题号13244．(2024·贵州卷)智能手机内置很多传感器，磁传感器是其中一种。现用智能手机内的磁传感器结合某应用软件，利用长直木条的自由落体运动测量重力加速度。主要步骤如下：题号1324(1)在长直木条内嵌入7片小磁铁，最下端小磁铁与其他小磁铁间的距离如图(a)所示。(2)开启磁传感器，让木条最下端的小磁铁靠近该磁传感器，然后让木条从静止开始沿竖直方向自由下落。(3)以木条释放瞬间为计时起点，记录下各小磁铁经过传感器的时刻，数据如下表所示：题号1324h(m)0.000.050.150.300.500.751.05t(s)0.0000.1010.1750.2470.3190.3910.462(4)根据表中数据，补全图(b)中的数据点，并用平滑曲线绘制下落高度h随时间t变化的h-t图线。(5)由绘制的h-t图线可知，下落高度随时间的变化是_________(选填“线性”或“非线性”)关系。(6)将表中数据利用计算机拟合出下落高度h与时间的平方t2的函数关系式为h＝4.916t2(SI)。据此函数可得重力加速度大小为________m/s2。(结果保留三位有效数字)题号1324见解析图非线性9.83

题号1324章末巩固(一)运动的描述匀变速直线运动的研究题、单选题1．(2025·重庆一模)全球首场“人机共跑”21.0975公里的半程马拉松赛事中，人形机器人“天工Ultra”以2小时40分24秒夺冠，“天工Ultra”

身高约1.8米、体重约55公斤。下列说法正确的是(

)A．21.0975公里表示的是位移大小B．2小时40分24秒表示的是时刻C．计算“天工Ultra”的平均速率时可以将其视为质点D．“天工Ultra”的平均速率约为20公里/小时√

题号135246879102．(2025·河北唐山一模)长度约为210m的列车A静止在长直铁轨上，相同长度的列车B向列车A以1m/s2的加速度做匀加速运动。某时刻两列车车头对齐，如图所示，此时列车B的速度为11m/s，则列车B经过列车A所用的时间约为(

)A．20s

B．30s

C．40s

D．50s√

题号135246879103．(2025·吉林白城一模)某同学在汽车中观察速度表指针位置的变化，开始时指针位置如图(a)所示，经过6s后指针位置如图(b)所示。若汽车做匀变速直线运动，则(

)A．汽车的加速度大小约为10m/s2B．汽车的加速度大小约为2.8m/s2C．汽车在这段时间内的位移约为50mD．汽车在这段时间内的位移约为100m√题/p>

135246879104．(2025·重庆模拟)我国计划在2030年前实现载人登月。若航天员在月球上进行自由落体运动实验，让一可视为质点的小球从距地高h处自由下落，测得小球经过3s落地，且落地前1s内下落的高度为4m。则h等于(

)A．7.2m

B．9.6mC．12m

D．45m√题/p>

题号题号135246879105．(2025·贵州贵阳一模)在高速公路行驶时，司机发现前方障碍物后立即刹车。已知汽车以20m/s的速度匀速行驶，司机的反应时间为0.5s，刹车后汽车做匀减速直线运动，加速度大小为4m/s2。下列说法正确的是(

)A．汽车在反应时间内行驶的距离为15mB．刹车后汽车经过2.5s停止C．若障碍物距离汽车45m，则会发生碰撞D．汽车从发现障碍物到停止的总位移为50m√题/p>

题、多选题6．(2025·陕西商洛一模)在2025年2月8日举行的哈尔滨亚冬会速度滑冰男子100米比赛中，中国运动员夺得金牌，这是中国体育代表团在本届亚冬会上获得的速度滑冰项目首金。该运动员(视为质点)在某次100米训练中从静止开始运动的位移－时间图像如图所示，0～2.5s内的图像是抛物线，2.5s后的图像是直线。下列说法正确的是(

)A．0～2.5s内，运动员的加速度大小为4.9m/s2B．0～2.5s内，运动员的加速度大小为9.8m/s2C．此次训练中，运动员的成绩约为9.4sD．此次训练中，运动员的成绩约为8.2s√√题/p>

题号135246879107．(2025·安徽合肥一模)2025年3月18日，合肥轨道交通6号线一期动车调试工作正式启动。假设一列车在某两站间沿直线运行，运行的v-t图像如图所示，下列说法正确的是(

)

A．列车在加速和刹车阶段的加速度大小相同B．列车在加速和刹车阶段的平均速度相同C．列车在加速和刹车阶段的位移相同D．两站间的距离为1430m√√题/p>

题号135246879108．汽车A沿水平车道以vA＝12m/s的速度向前做匀减速直线运动，其刹车的加速度大小a＝2m/s2，此时发现在相邻车道前方相距x0＝7m处有以vB＝4m/s的速度同向运动的汽车B匀速行驶，从此刻开始计时，经多长时间两车并排(即相遇)(

)A．1s

B．6.25sC．7s

D．7.25s√√题/p>

题、非选择题9．某同学用如图甲所示装置做“测量当地重力加速度”实验，已知打点计时器所接交流电源上标有“220V

50Hz”。(1)以下实验操作正确的是________(多选)。A．重物最好选用质量较大，体积较小的B．打点计时器的两个限位孔应在同一竖直线上