第一章

運動的描述勻變速直線運動的研究

第6講實驗一探究小車速度隨時間變化

的規(guī)律

實驗知識·自主回顧

核心考點·重點突破

提能訓練練案[6]

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實驗知識·自主回顧

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一、實驗目的

1．練習正確使用打點計時器

2．會計算紙帶上各點的瞬時速度

3．會利用紙帶計算加速度

4．會用圖像法探究小車速度與時間的關系，并能根據(jù)圖像求加速

度

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二、實驗原理

1．打點計時器

(1)作用：計時儀器，當所用交流電源的頻率f＝50Hz時，每隔

____0_.0_2_____s打一次點。

(2)結構

①電磁打點計時器(如圖)

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②電火花打點計時器(如圖)

8V

220V

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2．求小車的速度與加速度

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(3)利用速度—時間圖像求加速度

①作出速度—時間圖像，通過圖像的斜率求解小車的加速度；

②剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度。

3．勻變速直線運動的判斷

(1)沿直線運動的物體在連續(xù)相等時間T內的位移分別為x1、x2、x3、

x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…則說明物體在做勻變速直線運

動，且Δx＝aT2。

(2)利用“平均速度法”確定多個點的瞬時速度，作出物體運動的v

－t圖像。若v－t圖線是一條傾斜的直線，則說明物體的速度隨時間均勻

變化，即做勻變速直線運動。

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三、實驗器材

電火花打點計時器(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、交流電源、復寫紙。

四、實驗步驟

1．按照課本實驗原理圖所示安裝實驗裝置，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，下端掛適量的鉤碼，紙

帶穿過打點計時器，固定在小車后面；

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3．把小車?？吭诖螯c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．換紙帶反復做三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量分析。

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五、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，后放開小車；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

落地和小車與滑輪相撞。

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50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為

宜。

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5．靠近和遠離：打點計時器應固定在遠離定滑輪一端，小車應靠

近打點計時器由靜止釋放。

6．區(qū)分計時點和計數(shù)點：計時點是指打點計時器在紙帶上打下的

點。計數(shù)點是指測量和計算時在紙帶上所選取的點，要注意“每5個點

取一個計數(shù)點”與“每隔4個點取一個計數(shù)點”取點方法是一樣的，時

間間隔均為0.1s。

7．準確作圖：在坐標紙上，縱、橫軸選取合適的單位(避免所描點

過密或過疏而導致誤差過大)，仔細描點連線，不能連成折線，應作一條

直線，讓各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應均勻分布在

直線的兩側，距離過遠的點舍去。

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六、實驗拓展

1．誤差的分類

(1)根據(jù)誤差來源的不同，誤差可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。

①偶然誤差：由各種偶然因素對實驗者和實驗儀器的影響造成的。

減小偶然誤差的方法：取多次實驗的平均值作為實驗結果。

②系統(tǒng)誤差：由儀器結構缺陷、實驗方法不完善造成的。

減小系統(tǒng)誤差的方法：完善實驗原理，提高實驗儀器的測量精度，

設計更精巧的實驗方法。

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(2)從分析數(shù)據(jù)看，誤差分為絕對誤差和相對誤差。

①絕對誤差：絕對誤差是測量值與被測物理量真實值之差(絕對

值)。

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2．有效數(shù)字的讀數(shù)規(guī)則

(1)有效數(shù)字的定義

帶有一位不確定數(shù)字的近似數(shù)所包含的所有數(shù)字，叫作有效數(shù)字。

(2)有效數(shù)字的位數(shù)

從左向右第一個非0數(shù)字開始算起的所有數(shù)字。例如，2.70，有三位

有效數(shù)字，2.70最末一位數(shù)字0是不可靠的，但7是可靠的。因此小數(shù)最

后一位的數(shù)字0是有意義的，不能隨便舍去或添加。

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(3)有效數(shù)字的表示

為了正確表述有效數(shù)字，特別大或特別小的數(shù)都要用科學計數(shù)法表

示，如0.0133m改寫為1.33×10－2m。

(4)測量儀器的讀數(shù)規(guī)則

測量誤差出現(xiàn)在哪一位，讀數(shù)就應讀到哪一位，最小刻度為“1”的

儀器，應估讀到最小刻度的十分之幾。

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核心考點·重點突破

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1教材原型實驗

(基礎考點?自主探究)

【跟蹤訓練】

1(實驗原理、實驗器材和數(shù)據(jù)處理)某班同學利用如圖甲所示裝置

“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”，電火花打點計時器使用的是頻率

為50Hz的交流電源。

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(1)電火花打點計時器的工作電壓為__________(選填“8V”或“220

V”)。安裝紙帶時，需要將紙帶置于________________(選填“復寫紙”

或“墨粉紙盤”)的________(選填“上方”或“下方”)。

(2)第1個實驗小組所得紙帶上打出的部分計數(shù)點如圖乙所示(每相鄰

兩個計數(shù)點間還有4個點，圖中未畫出)。x1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3

＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝7.64cm。則小車的加速度a

＝________m/s2(要求充分利用測量的數(shù)據(jù))，打點計時器在打B點時小車

的速度vB＝________m/s。(結果均保留兩位有效數(shù)字)

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(3)第2個實驗小組計算出所得紙帶上各

計數(shù)點對應的速度后，在坐標系中描出的點

如圖丙所示，請根據(jù)這些點在圖丙中作出v

－t圖像，并根據(jù)圖像計算出小車運動的加

速度a＝________m/s2。(結果保留三位有效

數(shù)字)

[答案](1)220V墨粉紙盤下方(2)0.800.40

(3)如解析圖1.53(1.52、1.54均可)

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(3)將誤差較大的點忽略，將其他點用一條直線擬合，如圖所示。

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2(實驗操作和數(shù)據(jù)處理)(2023·浙江卷)在“探究小車速度隨時間變化

的規(guī)律”的實驗中，實驗裝置如圖所示。

(1)需要的實驗操作有________(多選)；

A．調節(jié)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

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(2)經(jīng)正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖所示。選取連續(xù)

打出的點0、1、2、3、4為計數(shù)點，則計數(shù)點1的讀數(shù)為________cm。已

知打點計時器所用交流電源的頻率為50Hz，則打計數(shù)點2時小車的速度

大小為：________m/s(結果保留3位有效數(shù)字)。

[答案](1)ACD(2)2.751.46

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[解析](1)實驗需要調節(jié)滑輪使細線與軌道平行，選項A正確；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；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；應先接通電源再釋放小車，選項D正確。故選ACD。

(2)計數(shù)點1的讀數(shù)為2.75cm。已知打點計時器所用交流電源的頻率

為50Hz，則打點周期T＝0.02s，則打計數(shù)點2時小車的速度大小為

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2創(chuàng)新實驗提升

(能力考點?深度研析)

1．利用光電門測速度

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2．計時方法的改進

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?考向1實驗數(shù)據(jù)處理的改進

(2023·全國甲卷)某同學利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直

線運動時平均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連，右端用細繩

跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙

帶。某次實驗得到的紙帶和相關數(shù)據(jù)如圖(b)所示。

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(4)根據(jù)(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出

A點時小車速度大小vA＝________，小車的加速度大小a＝________。

(結果用字母k、b表示)

[答案](1)24.0080.0(2)見解析圖(3)70.059.0(4)b2k

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[解析](1)根據(jù)紙帶的數(shù)據(jù)可得

ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60cm＋8.00cm＋9.40cm＝24.00cm

平均速度為

(2)根據(jù)第(1)小題結果補充表格和補全實

驗點，圖像為

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?考向2實驗器材和加速度計算方法的改進

(2025·重慶巴蜀中學期末)某實驗小組用圖甲所示的裝置“探究勻

變速直線運動的規(guī)律”，實驗步驟如下：

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①在斜面上靠近底端的適當位置A處安裝光電門，連接數(shù)字毫秒

計，并確保小球在斜面上運動時球心可以通過光電門發(fā)射孔與接收孔的

連線；

②用游標卡尺測量小球的直徑d；

③將小球從斜面上適當位置B處，由靜止開始釋放，從數(shù)字毫秒計

中讀出小球通過光電門的擋光時間Δt；

④通過固定在斜面上的刻度尺測出A、B之間的距離l；

⑤改變小球釋放位置，重復步驟③④，完成多次測量并記錄數(shù)據(jù)。

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(1)用游標卡尺測量小球的直徑d時，游標卡尺的讀數(shù)如圖乙所示，

則d＝________mm；某次實驗中，測得Δt＝11.60ms，則小球通過光電

門的瞬時速度v＝________m/s(結果保留2位有效數(shù)字)。

(2)若采用如圖丙所示的圖像法求小球的加速度，可以選用________

(填正確答案標號)。

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(3)根據(jù)上述圖像得到直線的斜率為k，則小球的加速度為________

(用題中出現(xiàn)的字母表示)。

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(2)小球由B處運動到A處的過程中做勻加速運動，由運動學公式得

v2＝2al

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?考向3利用自由落體運動規(guī)律求重力加速度

小明利用手機測量當?shù)氐闹亓铀俣龋瑢?/p>

驗場景如圖1所示，他將一根木條平放在樓梯臺

階邊緣，小球放置在木條上，打開手機的“聲學

秒表”軟件，用鋼尺水平擊打木條使其轉開后，

小球下落撞擊地面，手機接收到鋼尺的擊打聲開

始計時，接收到小球落地的撞擊聲停止計時，記

錄下?lián)舸蚵暸c撞擊聲的時間間隔t，多次測量不

同臺階距離地面的高度h及對應的時間間隔t。

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(1)現(xiàn)有以下材質的小球，實驗中應當選用________。

A．鋼球