2025年物理新高考備考2025年（版）物理《三維設(shè)計(jì)》一輪總復(fù)習(xí)（提升版）實(shí)驗(yàn)一　 探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律

實(shí)驗(yàn)一探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律考情調(diào)研命題特征測(cè)量做直線運(yùn)動(dòng)物體的速度和加速度實(shí)驗(yàn)是力

學(xué)實(shí)驗(yàn)的“基礎(chǔ)與重點(diǎn)”。

本實(shí)驗(yàn)在高考命題

中出現(xiàn)頻率高，在近三年的全國卷和地方卷中

較多出現(xiàn)，且創(chuàng)新性較強(qiáng)，如用滴水計(jì)時(shí)、用

頻閃照相機(jī)、手機(jī)拍攝等替代常規(guī)的打點(diǎn)計(jì)時(shí)

器等；實(shí)驗(yàn)應(yīng)用廣，例如探究加速度與物體受

力、物體質(zhì)量的關(guān)系，驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律以

及驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律等實(shí)驗(yàn)與該實(shí)驗(yàn)都有交

集，這些實(shí)驗(yàn)都聚焦紙帶問題，所以本實(shí)驗(yàn)是

力學(xué)實(shí)驗(yàn)的“根”1.考裝置：器材裝配

以及其他器材替代。2.考讀算：讀長度、

算速度和加速度以及

作圖求解。3.考變化：

計(jì)時(shí)方

式、實(shí)驗(yàn)原理創(chuàng)新

某同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究小車速度隨時(shí)間變化的規(guī)律?！緦?shí)驗(yàn)步驟】（1）除小車、重物、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（含紙帶、復(fù)寫紙）、導(dǎo)線、開關(guān)

等器材外，在下面的儀器和器材中，必須使用的有

（填

選項(xiàng)代號(hào)）。A.電壓可調(diào)的直流電源B.電壓合適的50Hz交流電源C.秒

表D.刻度尺E.天平BD

解析：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的工作電源是交流電，故A錯(cuò)誤，B正

確；打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打相鄰兩計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔是已知的，故不需

要秒表，C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離，需要

刻度尺，故D正確；實(shí)驗(yàn)中小車做勻變速運(yùn)動(dòng)即可，不需要測(cè)量

重物和小車的質(zhì)量，故E錯(cuò)誤。（2）安裝好實(shí)驗(yàn)器材，把小車停在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處，讓拖著紙帶

的小車在重物的牽引下沿直線拉動(dòng)紙帶沿長木板運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)

時(shí)器在紙帶上打下許多小點(diǎn)。換上新紙帶，重復(fù)實(shí)驗(yàn)三次。（3）下列操作必須要進(jìn)行的是

?。A.把木板右端適當(dāng)墊高，以平衡摩擦B.調(diào)節(jié)滑輪的高度，使細(xì)線與木板平行C.小車的質(zhì)量要遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量D.實(shí)驗(yàn)時(shí)要先接通電源再釋放小車BD

【注意事項(xiàng)】解析：本實(shí)驗(yàn)中，只要保證小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)即可，不需要

平衡摩擦力和保證小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于重物的質(zhì)量，但要保證細(xì)

線與木板平行；實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，小車要靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，先接通

電源后釋放小車，故選B、D。（4）①用逐差法處理數(shù)據(jù)選出一條點(diǎn)跡清晰的紙帶，其中一部分如圖2所示，B、C、D為

紙帶上標(biāo)出的3個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)（每相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)之間還有4個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)

未畫出）。從圖中數(shù)據(jù)可知，在打C點(diǎn)時(shí)小車的瞬時(shí)速度大小

為

m/s，小車的加速度大小為

m/s2（結(jié)果保留

3位有效數(shù)字）。0.440

1.00

【數(shù)據(jù)處理與誤差分析】②用圖像法處理數(shù)據(jù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)，計(jì)算打出紙帶上各計(jì)數(shù)點(diǎn)時(shí)小車的速度

大小，在坐標(biāo)紙上建立坐標(biāo)系，描點(diǎn)繪制小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，

若圖像是一條傾斜的直線，則可判斷小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，

其依據(jù)是v－t圖線的斜率表示

?。加速度

（5）如果電源由于長期使用電壓降低，而做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)并不知道，

那么加速度的測(cè)量值與實(shí)際值相比

（填“偏大”“偏

小”或“不變”）。不變解析：電壓的大小影響點(diǎn)跡的清晰程度，但不影響打點(diǎn)的頻率，

即不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1.計(jì)時(shí)點(diǎn)和計(jì)數(shù)點(diǎn)的區(qū)別（1）計(jì)時(shí)點(diǎn)是打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打在紙帶上的實(shí)際點(diǎn)，如果使用50Hz的

交流電源，兩相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔為0.02s。（2）計(jì)數(shù)點(diǎn)是人們根據(jù)需要選擇一定數(shù)目的計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)

點(diǎn)，兩個(gè)相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔由選取計(jì)時(shí)點(diǎn)的個(gè)數(shù)而定。注意：“每打n個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”與“每隔（n－1）個(gè)

計(jì)時(shí)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)”的時(shí)間間隔相等，即T＝nT0，其中T0

為相鄰計(jì)時(shí)點(diǎn)的時(shí)間間隔，由所用交流電源的頻率決定，T為

相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)的時(shí)間間隔。2.依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動(dòng)由Δx＝aT2可知，只要小車做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，它在任意兩個(gè)連續(xù)

相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等。3.由紙帶計(jì)算某點(diǎn)的瞬時(shí)速度

4.利用紙帶求物體加速度的兩種方法（1）逐差法根據(jù)x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2，求出平均值

在數(shù)據(jù)處理時(shí)可以對(duì)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(shí)間間隔內(nèi)

的位移差，時(shí)間間隔為3T。（2）圖像法

（2024·河北邢臺(tái)模擬）實(shí)驗(yàn)小組利用如圖1所示的裝置探究小車速

度隨時(shí)間變化的規(guī)律，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所接電源的頻率為50Hz。

（1）規(guī)范操作后，得到一條紙帶，以紙帶上能夠看清的某個(gè)點(diǎn)作為0

點(diǎn)，每5個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，測(cè)量各計(jì)數(shù)點(diǎn)與0點(diǎn)的距離，如圖2

所示，則紙帶上打計(jì)數(shù)點(diǎn)2時(shí)的小車速度大小v2

＝

m/s，打計(jì)數(shù)點(diǎn)4時(shí)小車的速度大小v4

＝

m/s。（結(jié)果均保留3位有效數(shù)字）

0.504

0.805

（2）利用各計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)算得到的速度作出小車運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，得到一

條傾斜的直線，說明小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則小車運(yùn)動(dòng)的加

速度大小a＝

m/s2。（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）

1.50

【典例1】

（2023·全國甲卷23題）某同學(xué)利用如圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)

裝置探究物體做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)系。讓小車左端和紙

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(dòng)小車運(yùn)

動(dòng)，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶。某次實(shí)驗(yàn)得到的紙帶和相關(guān)數(shù)據(jù)如圖

（b）所示。

位移區(qū)間ABACADAEAFΔx/cm6.6014.60ΔxAD34.9047.3066.073.087.394.6

（4）根據(jù)（3）中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，得到

打出A點(diǎn)時(shí)小車的速度大小vA＝

，小車的加速度大小a

＝

。（結(jié)果用字母k、b表示）三步穩(wěn)解題（1）分析實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄课矬w做直線運(yùn)動(dòng)時(shí)平均速度與時(shí)間的關(guān)

系。

答案：（1）24.00

80.0

（2）見解析圖（3）70.0

59.0

（4）b

2k

（2）將坐標(biāo)點(diǎn)（0.3s，80.0cm/s）在圖（c）中描點(diǎn)，如圖

所示。

【典例2】某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運(yùn)動(dòng)，用自制

“滴水計(jì)時(shí)器”計(jì)量時(shí)間。實(shí)驗(yàn)前，將該計(jì)時(shí)器固定在小車旁，如圖

（a）所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運(yùn)

動(dòng)過程中，滴水計(jì)時(shí)器等時(shí)間間隔地滴下小水滴，圖（b）記錄了桌

面上連續(xù)的6個(gè)水滴的位置。（已知滴水計(jì)時(shí)器每30s內(nèi)共滴下46個(gè)小

水滴）

（1）由圖（b）可知，小車在桌面上是

（選填“從右向左”或

“從左向右”）運(yùn)動(dòng)的。（2）該小組同學(xué)根據(jù)圖（b）所示的數(shù)據(jù)判斷出小車做勻變速運(yùn)動(dòng)。

小車運(yùn)動(dòng)到圖（b）中A點(diǎn)位置時(shí)的速度大小為

m/s，加速度

大小為

m/s2（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）。

答案：（1）從右向左（2）0.19

0.038

解析：（1）由于小車在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)必然受到阻力作用，

做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，相鄰水滴（時(shí)間間隔相同）的位置間的距

離逐漸減小，所以由題圖（b）可知，小車在桌面上是從右向左

運(yùn)動(dòng)的。

（2024·天津河西一模）小明用氣墊導(dǎo)軌和光電門測(cè)量滑塊做勻加

速運(yùn)動(dòng)的加速度，如圖甲所示。

（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量遮光條寬度d。測(cè)量結(jié)果如圖乙所示，則d

＝

mm。解析：游標(biāo)卡尺讀數(shù)為d＝1mm＋16×0.05mm＝1.80mm。1.80

（2）按圖示安裝好實(shí)驗(yàn)器材并測(cè)出兩光電門間的距離L。接通電源，

釋放滑塊，記下遮光片通過光電門A、B的時(shí)間分別為t1、t2，則

遮光片經(jīng)過光電門B的速度vB＝

?。

（3）滑塊的加速度a＝

（用測(cè)出的物理量符號(hào)L、

d、t1和t2表示）。

跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.某實(shí)驗(yàn)小組用如圖甲所示的裝置探究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。

（1）正確組裝好打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及紙帶；1234567（2）在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放物塊時(shí)，要在釋放

（選填

“前”或“后”）接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，得到如圖乙所示

的一條紙帶。已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率為50Hz，相鄰

兩點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒畫出；解析：為了使得紙帶上的點(diǎn)盡可能多些，則需要先接通

電源，后釋放紙帶。前1234567（3）若測(cè)得d3＝19.0cm，d6＝74.0cm，則物塊的加速度大小

為

m/s2。

4.0

12345672.（2024·福建福州一模）如圖所示，粗糙程度均勻的斜面體固定在

水平面上，將一帶有遮光條的滑塊從斜面同一位置P由靜止釋放，

滑塊可通過光電門A，回答下列問題。1234567（1）利用螺旋測(cè)微器測(cè)量遮光條的寬度，如圖所示，則遮光條的

寬度為d＝

mm。解析：遮光條的寬度為d＝6.5mm＋20.0×0.01mm＝6.700mm。6.700

1234567

1234567

12345673.某同學(xué)研究在固定斜面上運(yùn)動(dòng)物體的平均速度、瞬時(shí)速度和加速度

之間的關(guān)系。使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光

片、光電計(jì)時(shí)器。實(shí)驗(yàn)步驟如下：1234567

1234567

完成下列填空：1234567

1234567（2）由圖（c）可求得，vA＝

cm/s，a＝

cm/s2。

（結(jié)果保留3位有效數(shù)字）52.1

16.3

1234567

12345674.某同學(xué)利用如圖所示的裝置測(cè)量重力加速度，其中光柵板上交替排

列著等寬度的遮光帶和透光帶（寬度用d表示）。實(shí)驗(yàn)時(shí)將光柵板

置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電

傳感器所連接的計(jì)算機(jī)可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器

的時(shí)間間隔Δt?？潭瘸撸?）除圖中所用的實(shí)驗(yàn)器材外，該實(shí)驗(yàn)還需要

（填“天平”或“刻度尺”）；1234567解析：該實(shí)驗(yàn)測(cè)量重力加速度，不需要天平測(cè)量質(zhì)量；需要用刻度尺測(cè)量遮光帶（透光帶）的寬度，故需要刻度尺。1234567（2）該同學(xué)測(cè)得遮光帶（透光帶）的寬度為4.50cm，記錄時(shí)間間

隔的數(shù)據(jù)如表所示，編號(hào)1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/（×10－3s）73.0438.6730.00…根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可得編號(hào)為3的遮光帶通過光電傳感器的

平均速度大小為v3＝

m/s（結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；1.5

1234567（3）某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時(shí)間間隔為

Δt1、Δt2，則重力加速度g＝

（用d、

Δt1、Δt2表示）；

1234567（4）該同學(xué)發(fā)現(xiàn)所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果小于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，?qǐng)寫出一

條可能的原因：

?。解析：光柵板的長度明顯，下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。光柵板受到空氣阻力的作用12345675.（2022·全國乙卷22題）用雷達(dá)探測(cè)一高速飛行器的位置。從某時(shí)

刻（t＝0）開始的一段時(shí)間內(nèi)，該飛行器可視為沿直線運(yùn)動(dòng)，每隔1

s測(cè)量一次其位置，坐標(biāo)為x，結(jié)果如下表所示：t/s0123456x/m050710941759250533294233回答下列問題：（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)

動(dòng)，判斷的理由是

?；相鄰相等時(shí)間間隔位移差大小接近1234567解析：將表格中數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為如圖所示的圖像，則x1＝507m，x2＝587m，x3＝665m，x4＝746m，x5＝824m，x6＝904m，可得x2－x1＝80m，x3－x2＝78m，x4－x3＝81m，x5－x4＝78

m，x6－x5＝80m，相鄰相等時(shí)間間隔位移差大小接近，可判斷該飛行器在這段時(shí)間內(nèi)近似做勻加速運(yùn)動(dòng)。1234567（2）當(dāng)x＝507m時(shí)，該飛行器速度的大小v＝

m/s2；

547

1234567（3）這段時(shí)間內(nèi)該飛行器加速度的大小a＝

m/s2（保留2位有

效數(shù)字）。

79

12345676.（2024·廣西南寧模擬）用如下圖（a）所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)定重力加速

度。實(shí)驗(yàn)器材有：小鋼珠、固定底座、帶有標(biāo)尺的豎直桿、光電門

1和2組成的光電計(jì)時(shí)器（其中光電門1更靠近小鋼珠釋放點(diǎn)），小

鋼珠釋放器（可使小鋼珠無初速釋放）、網(wǎng)兜。實(shí)驗(yàn)時(shí)可用兩光電

門測(cè)量小鋼珠從光電門1運(yùn)動(dòng)至光電門2的時(shí)間t，并從豎直桿上讀出

兩光電門間的距離h。1234567

1234567（1）用游標(biāo)卡尺測(cè)量小鋼珠的直徑如圖（b）所示，則直徑

為

cm；解析：游標(biāo)卡尺的主尺讀數(shù)為11mm，游標(biāo)讀數(shù)為

14×0.05mm＝0.70mm，則最終讀數(shù)為11.70mm＝1.170cm。

1.170

2k