測量直線運動物體的瞬時速度 專項訓(xùn)練（學(xué)生版）2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)（新高考）

考點05測量直線運動物體的瞬時速度

考情探究,

i.高考真題考點分布

題型考點考查考題統(tǒng)計

實驗題測量直線運動物體的瞬時速度2023年1月浙江卷

2.命題規(guī)律及備考策略

【命題規(guī)律】高考對該實驗的考查頻率較低，但該實驗所涉及到測速度的方法，會在其他力學(xué)實驗中出現(xiàn),

因此，這個實驗是一個基礎(chǔ)性的實驗。

【備考策略】

1.掌握實驗的原理，能利用紙帶求出物體的瞬時速度和加速度，會做出必要的誤差分析。

2.能夠在原型實驗基礎(chǔ)上，會處理利用了光電門等傳感器的其他同類實驗。

【命題預(yù)測】重點掌握能利用紙帶求出物體的瞬時速度和加速度的方法。

I、.考點梳理|?

一、實驗?zāi)康?/p>

L練習(xí)使用打點計時器，學(xué)會通過紙帶上的點測瞬時速度。

2.研究物體勻變速直線運動的規(guī)律。

二、實驗器材

電火花計時器（或電磁打點計時器）、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細(xì)繩、槽碼、刻度尺、導(dǎo)線、電

源、復(fù)寫紙。

三、實驗思路

L打點計時器原理

振針限位孔永久

電磁

打點?

,作用：計時儀器，接頻

計時領(lǐng)

率為50Hz的交變電流,

紙帶振片每隔0。2s打一次點

工，電磁打點計時器:

作低壓交變電源

條

電火花計時器：

件

、220V交變電源

2.用“平均速度法”測速度

瞬時速度沒法直接測量,因此根據(jù)極限的思想，可通過測量對應(yīng)的很短時間內(nèi)的平均速度來測瞬時速度。

在公式V=摟中，當(dāng)A時V是瞬時速度。

3.勻變速直線運動的速度測量

在勻變速直線運動中，某段時間中間時刻的瞬時速度等于該段時間的平均速度,故打第n個點時紙帶的瞬

久n+二九+1

時速度為v?=-2T

四、實驗步驟

,‘皿生電源插頭

小車紙帶氣《

1.按照如圖所示實驗裝置，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(xì)繩系在小車上，細(xì)繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面。

3.把小車停在靠近打點計時器處，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.換紙帶重復(fù)實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進(jìn)行測量分析。

五、實驗操作的四點注意

1.實驗前應(yīng)調(diào)節(jié)紙帶和細(xì)繩，使其與木板平行。

2.在研究勻變速直線運動的實驗中，可通過改變懸掛的鉤碼個數(shù)來改變加速度，無需平衡小車的摩擦力。

3.實驗中應(yīng)先接通電源，后讓小車運動，實驗完畢應(yīng)先斷開電源后取紙帶。

4.在小車到達(dá)木板末端前應(yīng)讓小車停止運動，以防小車與滑輪相撞及鉤碼落地。

六、誤差分析

1.紙帶運動時摩擦不均勻、打點不穩(wěn)定引起誤差。

2.計數(shù)點間距測量有偶然誤差。

3.作圖有誤差。

!考點精講I

考點一教材原型實驗

i.依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動

(1)修、X2、X3、…、X”是相鄰兩計數(shù)點間的距離。

(2)Ax是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移差：AXI=M—Xi，AX2=X3—X2>...O

(3)7是相鄰兩計數(shù)點間的時間間隔：7=0.02〃s(打點計時器的頻率為50Hz,n為兩計數(shù)點間計時點的間隔

數(shù))。

(4)Ax=aC,只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等。

2.由紙帶計算某點的瞬時速度

根據(jù)勻變速直線運動某段時間內(nèi)的平均速度等于該段時間中間時刻的瞬時速度，即丫小有半來計算。

3.利用紙帶求物體加速度的兩種方法

(1)逐差法

根據(jù)X4-Xi=X5-X2=X6-X3=3〃(r為相鄰計數(shù)點之間的時間間隔)，求出。產(chǎn)窄戶2專與，然后取平均

值0=時”="石+*今1+於+嗎即為物體的加速度。

在數(shù)據(jù)處理時可以對紙帶重新分段，把6段距離分為“前三”和“后三”,“后三”減“前三”也為相鄰相等時間

間隔內(nèi)的位移差，時間間隔為37。

⑵圖像法

利用力=寫豐求出打各點時紙帶的瞬時速度，然后作出VY圖像，用V-/圖像的斜率求物體運動的加速度。

典例引領(lǐng)

I__________________

1.在"探究小車速度隨時間變化規(guī)律"的實驗中:

甲乙

圖1

圖2

(1)圖1中打點計時器乙的工作電壓為(填"交流"或"直流")V。若提供的實驗器材中同時

有甲、乙兩個打點計時器，優(yōu)先選用(填"甲"或"乙")。

(2)下列操作中正確的有0

A.在釋放小車前，小車要靠近打點計時器

B.打點計時器應(yīng)放在長木板有滑輪的一端

C.應(yīng)先接通電源，后釋放小車

D.跨過滑輪所吊重物越重越好，可以減小阻力的影響

(3)小蘭同學(xué)打出的一條紙帶如圖2所示，4、B、C、D、E為在紙帶上所選的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的

時間間隔為0.1s,若實驗時紙帶的左端和小車相連，則小車做(選填"勻加速"或"勻減速”)直線運

動。打點計時器打下C點時小車的速度大小為m/s,小車運動過程中的加速度為m/s2o（結(jié)

果保留兩位有效數(shù)字）

即曄測

2.利用如圖甲所示的實驗裝置"探究小車速度隨時間變化的規(guī)律"。

（1）使用電火花計時器時的基本步驟如下：

A.接通開關(guān)，聽到放電聲，開始拖動紙帶

B.把計時器固定在長木板上，將紙帶從墨粉紙盤下面穿過打點計時器

C.將電火花計時器插頭插入相應(yīng)的電源插座

D.當(dāng)紙帶完全通過電火花計時器后，及時關(guān)閉電火花計時器

上述步驟正確的順序是（按順序填寫步驟前的字母）。

（2）某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），打點計時器的頻率為50Hz。X]=5.09cm,x2=7.10cm,%=9.10cm,x4=11.09cm,%=13.10cm,

無6=15.10cm。打點計時器在打￡點時小車的速度與=m/s,根據(jù)紙帶計算出小車運動的加速度

a=_________m/s2?（結(jié)果均保留兩位有效數(shù)字）

1.描繪VT圖像

（1）根據(jù)表格中的v、f數(shù)據(jù)，在直角坐標(biāo)系中仔細(xì)描點。

（2）作一條直線，使同一次實驗得到的各點盡量落到這條直線上，落不到直線上的各點應(yīng)均勻分布在直線的

兩側(cè)，這條直線就是本次實驗的VY圖線，它是一條傾斜的直線，如圖所示。

2.由v-f圖像求加速度：

Av

選直線上盡量遠(yuǎn)的兩個坐標(biāo)點，由。=一求出加速度大小。

△t

典例引領(lǐng)

3.如圖所示是某種打點計時器的示意圖.

（1）該打點計時器是（選填"電火花"或"電磁"）打點計時器，工作時使用（選填

"220V"、"8V"）交流電源.如下圖是某同學(xué)用該打點計時器（電源頻率是50Hz）在做勻變速直線運動實

驗中獲得的一條紙帶.N8CD是紙帶上四個計數(shù)點，每兩個相鄰計數(shù)點間有四個點沒有畫出，從圖中讀出

/、。兩點間距=cm,段的平均速度是丫=m/s,如果電源頻率變?yōu)?9Hz,而同學(xué)不

知道，則該平均速度測量值與實際值相比（選填"偏大"或"偏小"）.

（2）如下圖是根據(jù)實驗數(shù)據(jù)繪出的X-r圖線（x為各計數(shù)點至同一起點的距離），加速度大小為

即時檢測

4.某班同學(xué)做"探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗：

（1）打點計時器是一種計時的儀器，如圖甲是實驗室兩種常用的打點計時器一一電火花打點計時器，該打

點計時器所用的電源是圖乙中的（填"A"或者"B"）。

B照明電源插座

甲乙

(2)如下圖所示是該同學(xué)在某次實驗中獲得的一條紙帶，在所打的點中，取N、B、C、D、E為計數(shù)點,

相鄰兩個計數(shù)點之間還有四個點未標(biāo)出，打點計時器每隔0.02s打一個點。若已知。=L20cm,

s2=3.40cm,%=5.60cm、54=7.80cm,則打下C點時小車的速度v=m/s(保留兩位有效數(shù)

字)。

(3)如上圖所示，是該同學(xué)從兩次實驗中得到數(shù)據(jù)后畫出的小車運動的V—圖像，則下列說法正確的是

()。

A.第一次實驗中處理紙帶時，舍掉了開頭一些密集的打點

B.第二次實驗中處理紙帶時，舍掉了開頭一些密集的打點

C.第一次的實驗誤差比第二次的較大

D.第一次的實驗誤差比第二次的較小

!考點精講I

考點二創(chuàng)新實驗方案

i.實驗器材的改進(jìn)及速度的測量方法

電源插頭

田1

輕

輪

1滑

/理建

開

「

重

物

由遮光條的寬度"和遮光片擋Xn+X

由紙帶求速度?！?n+i

光時間A，求速度"=七2T

2.獲得加速度方法的改進(jìn)

長木板傾斜，靠小車的重力獲得加速度（如圖甲、乙所示）一靠重物的拉力獲得加速度。

典例引領(lǐng)

5.曉宇同學(xué)利用如圖甲所示的裝置探究物體做勻變速直線運動的規(guī)律，實驗時將長木板的左端適當(dāng)墊

高，將光電門固定在長木板的下端，帶有遮光條的滑塊由適當(dāng)高度處無初速釋放，滑塊經(jīng)過光電門時，遮

光條的擋光時間為。。為了減小實驗誤差，曉宇同學(xué)進(jìn)行了多次測量，然后求平均值。

123(cm)

%雨1小|山"山"山"

0510

乙

⑴實驗時，曉宇同學(xué)用十分度的游標(biāo)卡尺測量了遮光條的寬度，其示數(shù)如圖乙所示，則遮光條的寬度"=

cm。

（2）滑塊經(jīng)過光電門時，滑塊的速度大小為o（用以上測量的物理量表示）

⑶某次測量時，滑塊的釋放點到光電門的間距為乙則滑塊沿長木板下滑時的加速度大小為。（用以

上測量的物理量表示）

即晚測

6.“用DIS測量瞬時速度”的實驗裝置如圖所示。

（1）此實驗使用光電門來測量速度。原理是通過記錄擋光片擋光時間加，已知擋光片寬度為Ax,用平均

速度表示瞬時速度，則小車前端通過傳感器的速度為o實驗中為使實驗精確，則應(yīng)選用擋光片

（由圖中桌面三塊擋光片選擇合適編號）。

（2）反射式位移傳感器發(fā)射超聲波脈沖，經(jīng)被測物體反射后再被傳感器接收。測量發(fā)射和接收超聲波的

時間差加，根據(jù)超聲波在空氣中的波速V,即可確定被測物體與傳感器的距離為□經(jīng)計算機(jī)對數(shù)

據(jù)處理后可進(jìn)一步得到被測物體的位移、速度和加速度。

某次實驗中，將反射式位移傳感器固定在鐵架臺上。把籃球置于傳感器正下方，由靜止開始釋放籃球，得

到籃球的速度v與時間t的圖像正確的是（填正確答案標(biāo)號），理由:

o0.10.20.30.40.5

典例引領(lǐng)

7.某同學(xué)利用如圖所示的裝置研究勻變速直線運動，并測量小車的加速度。

光電門2光電門1

⑴水平導(dǎo)軌上安裝兩個相距為/的光電門，小車上裝有寬度為d的遮光條，在槽碼的牽引下，小車從光電

門1的右側(cè)由靜止開始運功，無后經(jīng)過光電門1、2,為了測量小車的加速度，下列說法正確的是

0（填選項前的字母）

A.本實驗必須補(bǔ)償小車所受的阻力

B.光電門1和2的距離應(yīng)適當(dāng)大些

C.槽碼的質(zhì)量必須遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量

D.要使瞬時速度的測量值更加接近于真實值，可換用更寬的遮光條

⑵測得兩光電門之間的距離為/=0.5m,遮光條的寬度為d=2mm,遮光條經(jīng)過光電門1、2的擋光時間

分別為A/|=0.005s、AZ2=0.002S,則小車通過光電門1時的速度大小為m/s,小車的加速度大小為

即阻性測

8.某學(xué)習(xí)小組在做"探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”實驗后，利用頻閃照相研究小車從斜面上滑下的運

動。如圖甲所示，將小車從斜軌上由靜止釋放，用頻閃相機(jī)從小車運動的側(cè)面進(jìn)行照相，頻閃儀的頻率為

10Hz,得到如圖乙所示的照片。根據(jù)照片測得CM=31.8cm,05=67.4cm,OC=106.9cm,

OD=150.5cmo

⑴根據(jù)以上信息，可求得小車運動到位置N處時的速度大小VA=m/s，小車運動過程中的加速度

大小。=m/s?（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）；

⑵根據(jù)以上數(shù)據(jù)可推知，小車在。點的速度（填"為零"或"不為零”）。如果當(dāng)時頻閃儀的頻率為

12Hz,而做實驗的同學(xué)們并不知道，那么測得的加速度與真實值相比（填"偏大""偏小"或"不

變"）。

Ii好題沖關(guān),

基礎(chǔ)過關(guān)

1.在"探究小車速度隨時間變化規(guī)律"的實驗中:

3X

翡Sf

（1）乙圖的打點計時器工作電壓為（填"交流"或"直流"）V。若提供的實驗器材中同時有甲乙兩圖

所示的打點計時器，優(yōu)先選用—圖（（填"甲"或"乙”

⑵下列操作中正確的有;

A.打點計時器應(yīng)安裝在長木板的有滑輪一端

B.在釋放小車前，小車要靠近打點計時器

C.應(yīng)先接通電源，后釋放小車

D.兩相鄰測量點間的時間間隔必須是0.1s

E.用VT圖線處理數(shù)據(jù)時，必須用平滑的曲線連接所有的點

⑶小明同學(xué)在實驗中得到了幾條較為理想的紙帶，已在每條紙帶上每5個點取一個計數(shù)點，依打點先后編

為0、1、2、3、4o由于不小心，紙帶被撕斷了，如圖所示。請根據(jù)給出的A、B、C、D四段紙帶回

答：在B、C、D三段紙帶中選出從紙帶A上撕下的那段應(yīng)該是（）

A<012

54.0mm

4

-?

D.—1

68.0mm

⑷小蘭同學(xué)打出的一條紙帶如圖所示，A、B、C、D、E為在紙帶上所選的計數(shù)點，相鄰計數(shù)點間的時

間間隔為0.1s。則實驗時紙帶的端是和小車相連的。（選填"左"或"右"）；打點計時器打下C點時小車

的速度大小為m/So（結(jié)果保留小數(shù)點后一位）

ABCDE

12.00，J單位:cm

26.00+

42.00

60.00

2.（1）打點計時器是一種計時儀器，根據(jù)打點計時器打出的紙帶，我們可以從紙帶上直接得到的物理量

是（）

A.時間間隔B.位移C.瞬時速度D.平均速度

（2）在用打點計時器記錄物體運動情況時，接通電源與釋放紙帶（或物體）這兩個操作步驟的先后關(guān)系

是（）

A.應(yīng)先接通電源，再使紙帶運動B.應(yīng)先使紙帶運動，再接通電源

C.在使紙帶運動的同時接通電源D.先使紙帶運動或先接通電源都可以

（3）做勻變速直線運動的小車帶動紙帶通過打點計時器，打出的部分計數(shù)點如圖所示。每相鄰兩計數(shù)點

間還有四個點未畫出來，打點計時器使用的是50Hz的低壓交流電。貝|：打點計時器打"2"時，小車的速度

v2=m/s,小車的加速度大小為m/s2（結(jié)果均保留兩位小數(shù)）。

/?,

5L)(a

單位:cm

'6.2「7.10，

4.475.348.008.86

3.在“測量做直線運動物體的瞬時速度”的實驗中，擋光片通過光電門傳感器瞬間的平均速度可近似為小車

的瞬時速度。實驗中更換不同寬度的擋光片，多次實驗。

（1）每一次實驗，小車應(yīng)在斜面上的由靜止釋放。

A.同一位置B.不同位置

（2）用位移傳感器可同時測得小車沿斜面運動的x-f圖像，如圖。所示。。是擋光開始時刻，與是擋光結(jié)

束時刻，小車在這段時間內(nèi)的位移大小為擋光片的寬度。圖中哪條線的斜率表示光電門傳感器測得的平均

速度大小?請在圖a中畫出來。

（3）實驗中更換不同寬度的擋光片，使擋光片固定在小車的同一位置，如圖6所示。擋光片越窄，測得

的平均速度o

A.越小B.越大C.不受影響

（4）為測量小車的加速度，需將寬度為6的擋光片固定在小車上，并在導(dǎo)軌上安裝相距為1的兩個光電

門傳感器。小車沿導(dǎo)軌做勻加速直線運動，先后經(jīng)過兩個光電門傳感器，測得的擋光時間分別為和

事,則小車的加速度.=o

—AY

4.瞬時速度是一個重要的物理概念，但在物理實驗中通常只能通過"=?。ㄆ渲袨閾豕馄膶挾?，Z

為擋光片經(jīng)過光電門所經(jīng)歷的時間）的實驗方法來近似表征物體的瞬時速度。這是因為在實驗中無法實現(xiàn)

△/或趨近零。為此人們設(shè)計了如下實驗來研究物體的瞬時速度。

如圖1所示，在傾斜導(dǎo)軌的/處放置一光電門，讓載有輕質(zhì)擋光片（寬度為△》）的小車從尸點靜止下

滑，再利用處于/處的光電門記錄下?lián)豕馄?jīng)過4點所經(jīng)歷的時間△人接下來，改用不同寬度的擋光片重

復(fù)上述實驗，最后運用公式V=簽計算出不同寬度的擋光片從N點開始在各自擋光時間內(nèi)的匕，得到一系

列數(shù)據(jù)，并在：一。坐標(biāo)系中描點連線，如圖2所示。在以上實驗的基礎(chǔ)上，請繼續(xù)完成下列實驗任務(wù)：

⑴若圖線斜率為心與縱軸交點為。，則擋光片的前邊線剛到達(dá)/點時的瞬時速度—，小車的加速度為—

（用題中給定的字母表示）。

（2）每次更換擋光片后進(jìn)行實驗時，—讓小車由尸點靜止釋放。（填"都必須"或"不必要”）

能力提升

5.某同學(xué)利用如圖所示的實驗裝置探究物體做直線運動時速度平方與位移的關(guān)系。小車左端和紙帶

相連，右端用細(xì)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。

打點計時器紙帶小車

某次實驗得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖（6）所示。

11.5f<—12.5—葉*—13.5—?；<—14.5-----?!

（單位：cm）

圖⑹

（1）已知圖（6）中相鄰兩個計數(shù)點的時間間隔均為0.1s。以打出/點時小車位置為初始位置，將打出

B、C、D、E、廠各點時小車的位移x填到表中，設(shè)小車各點對應(yīng)速度的平方為V?,則表中x3=

222

cm,vB=m/so

位移區(qū)間ABACADAEAF

x(cm)10.522.0XAD48.062.5

速度平方BCDE

2222

v(m/s)VB1.441.691.96

（2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)得到小車平均速度v?隨位移x的變化關(guān)系，如圖（c）所示。

（3）從實驗結(jié)果可知，小車運動的"2一》圖線可視為一條直線，此直線用方程"2=丘+6表示，其中左=

m/s2,b=m2/s2o（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

（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，則打出/點時小車速度大小

=，小車的加速度大小。=o（結(jié)果用字母A6表示）

6.小張同學(xué)想研究一遙控電動車的運動情況，他找來一個塑料瓶，設(shè)計了一個如圖甲所示的裝置，瓶內(nèi)

裝上墨水，通過調(diào)節(jié)開關(guān)使墨水緩慢滴下，然后將這個裝置固定在車的尾部，如圖乙所示.使車從靜止開

始在足夠大的水平地面上沿直線前進(jìn)，然后他在離出發(fā)點不遠(yuǎn)處，選擇墨水滴間距離較大處的一個點為起

點，用卷尺依次測量這個點后面的10個點到這個點的距離，并記錄在下面的表格中.

墨水.

甲乙

12345678910

距離（m）0.4221.5463.0764.8906.8138.71310.64512.57114.48316.429

⑴小張制作的裝置相當(dāng)于物理實驗室中的（填儀器名稱）.

（2）通過表中數(shù)據(jù)，你認(rèn)為小車在所記錄的這段時間內(nèi)的運動情況是.

⑶要測量小車做勻速運動時的速度，小張同學(xué)還需要知道的物理量是,他還需要的測量工具

是，測量方法是

7.某學(xué)生利用"研究勻變速直線運動”的實驗裝置來測量一個質(zhì)量為%=50g的重錘下落時的加速度值，該

學(xué)生將重錘固定在紙帶下端，讓紙帶穿過打點計時器，實驗裝置如圖甲所示。

圖乙

⑴以下是該同學(xué)正確的實驗操作和計算過程，請?zhí)顚懫渲械目瞻撞糠?

①實驗操作：器材安裝完畢，，再釋放紙帶，讓重錘自由落下，待紙帶全部通過打點計時器后,

關(guān)閉電源.

②取下紙帶，取其中一段清晰的點，每隔一個點標(biāo)出計數(shù)點如圖乙所示，測出相鄰計數(shù)點間的距離分別為

西=4.14cm,x2=5.69cm,x3=7.22cm,x4=8.75cm,已知實驗所用交流電的頻率為50Hz,打點計時器的打點

間隔r=s,則重錘運動的加速度的代數(shù)表達(dá)式為。=（含毛?匕和7的代數(shù)表達(dá)式），代

入數(shù)據(jù)，得加速度8=m/s2（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

③打點計時器打下。點時紙帶的速度為=m/s（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）。

（2）如果實驗時交變電壓頻率稍有波動，從50Hz變成51Hz,而做實驗的同學(xué)并不知道，仍按50Hz進(jìn)行數(shù)

據(jù)處理，那么③中算得的匕與實際值相比。（選填："偏大'、"偏小"或"不變"）

8.某學(xué)習(xí)小組利用手機(jī)安裝的相關(guān)程序、帶刻度尺的軌道、小車和幾粒小磁粒等，設(shè)計了一個測量小車

在斜面上做勻變速直線運動加速度的實驗。操作如下:

小磁善L一，小磁粒

!?（cm）

020cmI智能手機(jī)70cm門智能手機(jī)