专题02： 实验1：速度、加速度的测量——2023年高中物理学业水平考试专项精讲+测试（全国通用）

2023年高中物理学业水平考试必备考点归纳与测试

专题02   实验1：速度、加速度的测量

一、实验原理与方法

1．利用打点计时器所打纸带的信息，代入计算式vn＝，即用以n点为中心的一小段时间间隔的平均速度代替n点的瞬时速度．

2．用描点法作出小车的v­t图象，根据图象的形状判断小车的运动性质．若所得图象为一条倾斜直线，则表明小车做匀变速直线运动．

3．利用v­t图象求出小车的加速度．

二、实验器材

打点计时器、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源．

三、实验步骤

1．如图所示，把一端附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路．

2．把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上钩码，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后面．

3．把小车停在靠近打点计时器处，接通电源后，释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一列小点．

4．换上新的纸带，重复实验两次．

5．增减所挂钩码，按以上步骤再做两次实验．

四、数据处理

1．表格法

(1)从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4、…，如图所示．

(2)依次测出01、02、03、04、…的距离x1、x2、x3、x4、…，填入表中．

(3)1、2、3、4、…各点的瞬时速度分别为：v1＝、v2＝、v3＝、v4＝、….将计算得出的各点的速度填入表中．

(4)根据表格中的数据，分析速度随时间变化的规律．

2．图象法

(1)在坐标纸上建立直角坐标系，横轴表示时间，纵轴表示速度，并根据表格中的数据在坐标系中描点．

(2)画一条直线，让这条直线通过尽可能多的点，不在线上的点均匀分布在直线的两侧，偏差比较大的点忽略不计，如图所示．

(3)观察所得到的直线，分析物体的速度随时间的变化规律．

(4)根据所画v­t图象求出小车运动的加速度a＝.

五、误差分析

1．木板的粗糙程度不同，摩擦不均匀．

2．根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差．

3．作v­t图象时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差．

六、注意事项

1．开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器．

2．先接通电源，等打点稳定后，再释放小车．

3．打点完毕，立即断开电源．

4．选取一条点迹清晰的纸带，适当舍弃点密集部分，适当选取计数点(注意计数点与计时点的区别)，弄清楚所选的时间间隔T等于多少．

5．要防止钩码落地，避免小车跟滑轮相碰，当小车到达滑轮前及时用手按住．

6．要区分打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点，一般在纸带上每隔4个点取一个计数点，即时间间隔为t＝0.1 s.

7．在坐标纸上画v­t图象时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量分布在较大的坐标平面内.

一、单选题

1．高为的灯柱顶部有一小灯，灯柱下有一个身高为的人由灯柱所在的位置出发，沿直线方向在水平地面上离灯柱而去，设某时刻此人的行走速度为，则此时此人头顶在地面上投影的前进速度为（  ）

A． B． C． D．

2．粗糙水平桌面上，小球正在做匀减速直线运动，用照相机对着小球每隔拍照一次，得到一幅频闪照片，用刻度尺量得照片上小球各位置如图所示，已知照片与实物的比例为，则（　　）

A．图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是0.2 m/s

B．图中对应的小球在通过8 cm距离内的平均速度是1.6 m/s

C．图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2.5 m/s

D．图中对应的小球通过6 cm处的瞬时速度是2 m/s

3．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法不正确的是（　　）

A．纸带上可以每隔任意相同数量的点选取一个计数点

B．使用刻度尺测量长度时，要进行估读

C．作v-t图像时，所描曲线必须经过每一个点

D．在数据处理时，常用公式法和图像法

4．根据已打出的纸带，不用公式计算就可以直接得出的物理量是（　　）

①时间间隔   ②位移   ③加速度   ④平均速度

A．③④ B．①② C．②③ D．①④

二、多选题

5．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中，下列操作中正确的有（    ）

A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端

C．应先接通电源，后释放小车

D．电火花计时器应使用低压交流电源

6．关于打点计时器的原理和使用方法，下列说法中正确的是（　　）

A．打点计时器应接交流电源，交流电源频率通常为50Hz

B．如果纸带上相邻两个计数点之间有四个点，则相邻两个计数点间的时间间隔是0.08s

C．如果打点计时器在纸带上打下的点先密集后稀疏，则说明纸带的速度由小变大

D．电磁打点计时器接在220V交流电源上，电火花计时器接在4～6V交流电源上

7．在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列方法中有助于减小实验误差的是（　　）

A．选取计数点，把每打5个点的时间间隔作为一个时间单位

B．使小车运动的加速度尽量小些

C．舍去纸带上开始时密集的点，只利用点迹清晰、点之间间隔适当的那一部分进行测量、计算

D．适当增加挂在细绳下槽码的个数

8．图是用电磁打点计时器探究小车速度随时间变化的规律时得到的一条纸带，测量出AB=1.20cm，AC=3.60cm，AD=7.20cm，计数点A、B、C、D中，每相邻两个计数点之间有四个点未画出。以下说法正确的是（　　）

A．电磁打点计时器打出的纸带只能记录时间而不能记录位移

B．若电源频率f=50Hz，则相邻的两个计数点之间的时间间隔为0.10s

C．若电源频率f=50Hz，则打下B点时小车的速度vB=0.20m/s

D．本实验也可以采用电火花计时器

9．如果打点计时器用50Hz的交流电，下列说法中正确的是（　　）

A．打点计时器的打点周期是0.02s

B．每隔2个点取一个计数点，则计数周期为0.04s

C．每隔5个点取一个计数点，则计数周期为0.1s

D．每5个点取一个计数点，则计数周期为0.1s

10．关于打点计时器，下列描述正确的是（　　）

A．打点计时器是可以直接测量时间的仪器

B．电磁打点计时器也可以使用干电池供电

C．我们实验中的打点计时器只有接在交流电下，才能实现相邻的两点间隔0.02s

D．以下的交流电可以保证电火花打点计时器正常工作

11．在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，下列说法正确的是（   ）

A．通过调节滑轮的高度，使小车、纸带、细绳和定滑轮上边缘在一条水平线上

B．坐标轴的单位长度越小越好

C．开始打点前要先接通电源后释放小车，打完点后要先断开电源后取纸带

D．槽码的质量越大越好

三、实验题

12．某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，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0、1、2、3、4、5、6共七个测量点。测量点间的距离如图甲所示，每两个相邻的测量点之间的时间间隔为0.10 s，试完成下面的问题。

（1）根据纸带上的数据，某同学已将1、2、3、5点对应时刻的瞬时速度进行计算并填入表中，请你将4点对应时刻的瞬时速度填入表中。（结果保留三位有效数字）

（2）在如图乙所示的直角坐标系中画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。______

（3）由图像求出小车的加速度大小为a=____m/s2。（结果保留三位有效数字）

（4）如果实验时的电压变成210 V，而做实验的同学并不知道，则加速度的测量值__（填“大于”“小于”或“等于”）实际值。

（5）若实验时电源频率略低于50 Hz，但该同学并不知道，则测量得到的小车速度__（填“大于”“小于”或“等于”）真实速度。

13．一小球在桌面上从静止开始做加速直线运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下小球每次曝光的位置，并将小球的位置进行编号。如图甲所示，1位置恰为小球刚开始运动的瞬间，作为零时刻。摄影机连续两次曝光的时间间隔均相同，小球从1位置到6位置的运动过程中经过各位置的速度分别为v1＝0，v2＝0.06 m/s，v3＝________ m/s，v4＝0.18 m/s，v5＝________ m/s。在图乙所示的坐标纸上作出小球的速度－时间图像_________（保留描点痕迹）；根据图像可求出加速度a＝________ m/s2。（结果保留两位有效数字）

14．在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中：

（1）下列操作中正确的有________；

A．在释放小车前，小车要靠近打点计时器

B．打点计时器应放在长木板的有滑轮一端

C．应先接通电源，后释放小车

D．电火花计时器应使用低压交流电源

（2）某同学用如图（a）所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图（b）所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1s：

①打点计时器打下C点时小车的速度大小为_________m/s；

②由纸带所示数据可算出小车的加速度大小为_________m/s2。

15．某学生在用打点计时器测速度和探究小车速度随时间变化的规律的实验中，都使用了电火花计时器，并打出纸带进行有关数据处理，已知所用交变电流的频率是50 Hz。

（1）关于电火花计时器的使用，下列说法正确的是______（可能有一个或多个正确选项）。

A．实验中需用停表记下运动的时间

B．开始释放小车时，应使小车靠近电火花计时器

C．先接通电火花计时器电源，然后放开小车

（2）在一次实验中某小组得到如图所示的纸带，并按照打点时间先后，依次选定了O、A、B、C、D、E、F七个计数点（每两个计数点之间还有四个点没有画出），并经过测量得到相邻计数点间的距离。根据实验数据，判断这个纸带做的是____（选填“加速”“匀速”或“减速”）运动。相邻两计数点间的时间间隔是_____s。

（3）在研究匀变速直线运动的实验中，算出了小车经过各计数点的瞬时速度，为了计算加速度，最合理的方法是_____。

A．根据任意两计数点的速度用公式a=算出加速度

B．根据实验数据画出v-t图，量出其倾角，由公式a=tan α求出加速度

C．根据实验数据画出v-t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间用公式a=算出加速度

D．依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度

16．在“练习使用打点计时器的实验中”，记录的纸带如图所示，图中前几个点模糊，从A点开始每5个点取1个计数点，打点计时器的电源频率是50Hz，则小车通过B点时速度是___________m/s，小车运动的加速度是___________。（以上结果均保留三个有效数字）

一、单选题

1．（2021·江苏·阜宁实验高中高二学业考试）在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中，下列说法正确的是（　　）

A．分别逐个测出每两个相邻计数点间的距离，这样便于记录

B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为第一个测量点

C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点当作计时起点

D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s

2．（2021·山东·高二学业考试）如图所示是小明同学运动过程的图象，x表示他相对出发点的位移，则

A．小明在做匀速直线运动

B．小明在第末的速度为

C．小明在第的加速度大小为

D．小明距离出发点最远

3．（2021·江苏·阜宁实验高中高二学业考试）如图所示是某次实验中得到的做匀变速直线运动物体的一条纸带.A、B、C、D、E分别表示纸带上连续打出的点，打点时间间隔为T，各点间距数据如图所示，根据图示数据可知（　　）

A．A到C过程中纸带平均速度为

B．A到C过程中纸带平均速度为

C．纸带的加速度为

D．纸带的加速度为

4．（2021·江苏·高邮市第一中学高二学业考试）如图所示，“探究匀变速直线运动速度随时间的变化规律”实验中打出的一条纸带，相邻计数点间的时间间隔为T，则打C点时物体运动速度的大小为（　　）

A． B． C． D．

5．（2019·江苏·高二学业考试）物体沿直线运动，下列说法中正确的是（  ）

A．若物体某1秒内的平均速度是5 m/s，则物体在这1 s内的位移一定是5 m

B．若物体在第1 s末的速度是5 m/s，则物体在第1 s内的位移一定是5 m

C．若物体在10 s内的平均速度是5 m/s，则物体在其中1 s内的位移一定是5 m

D．物体通过某位移的平均速度是5 m/s，则物体在通过这段位移一半时的速度一定是2.5 m/s

二、多选题

6．（2023·江苏·高二学业考试）在实验中，我们经常采用图像法分析数据间的关系，则下列说法不正确的是（　　）

A．连线时应让所有的点都落在线上 B．离线太远的点可以舍去

C．画曲线时尽量使它两侧的点数大致相同 D．用平滑的曲线连接点

三、实验题

7．（2022·辽宁·高三学业考试）某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。

（1）实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花打点计时器、导线和复写纸。除上述器材外，还需要使用的有_________（填选项前字母）。

A．交流电源         B．交流电源      C．秒表        D．刻度尺

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

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。

②已知交流电源的频率为，则在打下C点时小车的速度大小为______（保留三位有效数字），小车运动的加速度大小为______（保留两位有效数字）。

8．（2020·北京·高二学业考试）用打点计时器研究自由落体运动时，在纸带下端固定重物，纸带穿过打点计时器，接通电源后将纸带由静止释放，图为打出的纸带的一部分，纸带上相邻两点间的时间间隔为0.02s，则在实验时，重物固定在图示纸带的____(填“左”或“右”)端，打B点时纸带的速度大小为____m/s。

9．（2019·福建·高二学业考试）某同学在用打点计时器“研究匀变速直线运动”的实验中，选用一条纸带进行数据处理．

(1)该同学选取的纸带应是________（填“A”或“B”）；

A．点迹清晰且间距适当            B．点迹模糊或出现划线

(2)如图所示，若A、B、C是所选纸带上依次相邻的计数点，且相邻两计数点间的时间间隔为0.10s．则B点的速度大小vB=________m/s；

(3)若打点计时器使用的电源频率变大，其它条件不变，纸带上相邻两点间的距离和原来相比将_____（填“A”或“B"）．

A．变大            B．变小

10．（2018·云南玉溪·高二学业考试）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，(1)实验室提供了以下器材：电火花打点计时器、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、交流电源、秒表、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是

________________________________________________________________________.

(2)按照实验进行的先后顺序，将下述步骤的代号填在横线上__________．

A．把穿过打点计时器的纸带固定在小车后面

B．把打点计时器固定在木板没有滑轮的一端，并连接好电路

C．换上新的纸带，再重做两次

D．把长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面

E．使小车停在靠近打点计时器处，接通电源，放开小车，让小车运动

F．把一条细绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下边吊着合适的钩码

G．断开电源，取出纸带

11．（2022·甘肃·秦安县第一中学高二学业考试）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）

12．（2021·湖南·邵东创新实验学校高二学业考试）某同学按如图所示的装置做“探究小车速度随时间变化的规律”的实验。

（1）图中仪器A叫作___________打点计时器，使用220 V___________电源（选填“交流”或“直流”），释放小车前，小车应停在___________（选填“靠近”或“远离”）仪器A的位置。

（2）使用打点计时器来分析物体运动情况的实验中，有以下基本步骤：

A．松开纸带让物体带着纸带运动

B．穿好纸带

C．把计时器固定好

D．接通电源

以上步骤的正确顺序是___________。