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实验：测量直线运动物体的瞬时速度
核心 目标 1．了解打点计时器的种类、原理及使用要点，会用打点计时器测位移和时间，了解测量速度的原理和方法．
2．会做“测量做直线运动物体的瞬时速度”实验，会分析、处理纸带，会处理实验数据，知道实验存在误差．
考向1　实验原理、操作
1．求平均速度、瞬时速度原理
(1) 测量平均速度：如图所示，测出D、G间的位移和所用时间，利用＝计算平均速度．
(2) 测量瞬时速度：如图所示，当Δt或Δx较小时，纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即可将＝____作为打D、E或F点时的瞬时速度．
2．实验操作注意事项
(1) 实验前，要检查打点的稳定性和清晰程度，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象．
(2) 使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．
(3) 手拉动纸带时速度应适中，以防点迹太密或太疏．
(4) 使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸__下面__；电磁打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点．
(5) 打点计时器不能连续工作太长时间，打完点后应立即关闭电源．
(6) 对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是从能够看清的某个点O开始，将这个点作为起始点，一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的__下一位__．
　(2024·阳江期末)(1) 在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50 Hz，常用的电磁打点计时器使用的电源是__8__V的__交流电源__(填“直流电源”或“交流电源”)，它每隔__0.02__s打一个点．
(2) 接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是__A__．
A．先接通电源，再让纸带运动
B．先让纸带运动，再接通电源
C．让纸带运动的同时接通电源
D．先让纸带运动或先接通电源都可以
(3) 如图所示是某同学在做测量纸带的平均速度和瞬时速度实验中获得的一条纸带．
A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x＝__0.70__cm，C点对应的速度是__0.100__m/s(结果保留三位有效数字)．
解析：(1) 电磁打点计时器使用的电源是电压约为8 V的交流电源．打点时间间隔为交流电源的频率的倒数，当电源的频率是50 Hz时，打点周期是0.02 s．
(2) 使用打点计时器时，应先接通电源，让打点计时器稳定工作，再让纸带运动使打点计时器在上面打出点迹，A正确．
(3) 由题图可知A、B两点间距约为0.70 cm，C点瞬时速度等于B、D间的平均速度vC＝＝0.100 m/s．
考向2　数据处理、误差分析
1．数据处理方法
(1) 选择一条点迹清晰的纸带，一般每5个点(即以__0.1__ s为周期)标注一个计数点，如图所示．
(2) 测平均速度：用刻度尺测出n个点之间的距离Δx，n个点之间的时间间隔Δt＝__(n－1)×0.02__ s，根据＝ 算出小车在OB、AC、BD、CE、DF段的平均速度，填入表中．
(3) 测瞬时速度：取包含某一位置在内的一小段位移Δx，根据v＝ 测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度．一般取以这个点为中间时刻的一段位移计算．如上图中vD＝____，T＝0.1 s为两个计数点间的时间间隔．
(4) 利用各点瞬时速度作出速度—时间图像，并根据图像说明运动情况．
2．注意事项
(1) 确定时间时注意相邻计数点间的计时点个数．如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s．
(2) 确定位移时注意起始点和终止点．
(3) 计算瞬时速度时用一段时间内的平均速度来代替瞬时速度．
(4) 注意纸带中涉及的字母、数据，以及数据的含义、单位，不是国际单位制的，要换算成国际单位制．
3．误差分析
(1) 如图所示，可以大致表示C点的瞬时速度，即vC＝，A、B两点离C点越近，算出的平均速度越接近于C点的瞬时速度．然而A、B两点距离很小时，测量误差会__增大__，应根据实际情况选取这两个点．
(2) 为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1 s 选一个，即每隔__四个点__取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间．
　如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点．每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示．
(1) 求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格．
v1 v2 v3 v4 v5
数值/ (m·s－1) 0.20 __0.40__ 0.60 __0.70__ 0.71
(2) 以打下0点时刻为计时起点，根据表格中数据，在直角坐标系中画出物体的速度—时间图像．
答案：见解析图
(3) 如果当时交流电源的频率f＝55 Hz，而计算时仍按f＝50 Hz处理，那么速度的测量值将__偏小__(填“偏大”、“偏小”或“相等”)．
解析：(1) 由于相邻两计数点之间还有四个点未画出，所以题图中相邻两个计数点之间的时间间隔为0.1 s，则v2＝ m/s＝0.40 m/s，v4＝ m/s＝0.70 m/s．
(2) 根据表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到v－t图像如图所示．
(3) 如果f＝55 Hz＞50 Hz，则实际打点周期偏小，计时引用数据偏大，由v＝可知，速度测量值将偏小．
考向3　实验拓展创新
利用数字计时器可更加方便、准确地测定瞬时速度和平均速度．
(1) 光电门：其一边安装__发光__装置，另一边安装光线__接收__装置，并都与数字计时器连接，如图所示．
当物体通过光电门时，光线被__遮挡__，__数字计时器__开始计时，当物体离开光电门时停止计时，这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂__时间__，即物体通过一个光电门的时间．
(2) 数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间间隔(物体先后通过两个光电门之间的时间间隔)．
(3) 利用数据可以计算瞬时速度和平均速度．
　(2024·阳江期末)利用如图所示的装置，某同学设计了以下两种方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度．
方法(1): 挡光片固定在滑块中央，事先测定挡光片的宽度为L(很窄)．当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门(图中没有画出)测出挡光片经过B点的时间为Δt，则挡光片经过B点的速度为____ ，若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比__偏大__ (填“偏大”、“相等”或“偏小”)．
方法(2): 在滑块上安装位移传感器．滑块匀加速下滑过程中，通过观察x－t图像，则释放滑块的位置__高于A__(填“高于A”、“低于A”或“与A等高”)，滑块经过B点的速度为__0.8__m/s．
解析：(1) 挡光片经过B点的速度为v＝．
因为滑块的最右端先到达B点，挡光片后到达B点，测得的速度为挡光片到达B点的速度，故测得的速度大于滑块最右端到达B的速度．
(2) 由x－t图可知，在A点时，时间为t＝1.0 s，位移为x＝0.14 m，故到A点时滑块已经有速度，故释放滑块的位置高于A．
x－t图斜率表示速度大小，则滑块经过B点的速度为v＝＝ m/s＝0.8 m/s．
1．(2025·茂名期中)光电计时器为物理学中一种常用的研究物体运动情况的计时仪器，其结构简图如图甲所示．a、b分别为光电门的激光发射和接收装置，若有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间，这样就可以将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度．如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度为d的遮光片．现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B，光电计时器记录的时间分别为Δt1、Δt2，并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt．
甲
乙
(1) 在实验中，为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，可采取的措施__A__．
A．在可较精确测量遮光条宽度的情况下尽量减小遮光条的宽度
B．可无限减小遮光条的宽度
(2) 由题可知，遮光片通过光电门A时的速度表达式v1＝____，通过光电门B时的速度表达式v2＝____．
解析：(1) 由平均速度＝，当Δt越小时，平均速度越接近瞬时速度，那么可用极短时间内的平均速度表示瞬时速度，但遮光条的宽度不能无限减小，否则无法测量，故选A．
(2) 根据物体通过光电门的平均速度等于其通过光电门的瞬时速度，则通过光电门A时的速度为v1＝；同理通过光电门B时的速度为v2＝．
1．(2024·茂名期末质监)使用电火花计时器时，通常用两根纸带将墨粉盘夹在中间，如图所示，纸带1在墨粉盘下面，纸带2在墨粉盘上面，则(　A　)
A．工作时只有纸带1上留有点迹
B．工作时两根纸带上都会留有点迹
C．电火花计时器使用约8 V交流电源
D．安装墨粉盘时，将有墨粉的一面向上
解析：电火花计时器使用220 V的交流电源，每隔0.02 s释放出一个短暂的电火花，电火花熔化墨粉盘上的墨粉后，就在下方的纸带上留下了一个点迹．所以在安装墨粉盘时，要将有墨粉的一面向下，纸带也要安装在墨粉盘的下方，才能打出点迹，故A正确，B、C、D错误．
2．在“测量小车的瞬时速度”实验中，下列说法中正确的是(　C　)
A．只需打出一条纸带，然后进行数据处理
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为计时起点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
解析：小车在钩码的牵引下运动时，采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，A错误；开始时密集的点，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点作为计时起点，故B错误，C正确；两相邻计数点间的时间间隔选取适当即可，不一定取0.1 s，D错误．
3．(2025·阳江期末)在“用电磁打点计时器测速度”实验中，已知交流电源的频率为50 Hz．
(1) 下列说法中正确的是__B__．
A．拖动纸带的同时，闭合电源开关
B．先闭合电源开关，让打点计时器正常工作时，拖动纸带
C．纸带上的打点密集，说明纸带运动速度较大
D．此次实验所用电源为220 V交流电源
(2) 某同学拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，处理时每隔1个点取一个计数点，标上字母A、B、C、D、E、F(中间的点未画出)．
如图所示，某同学用毫米刻度尺进行测量，填到下表中：
计数点 B C D E F
位置(cm) 1.32 2.75 4.44 6.22 8.12
由读出数据可计算出打下AF段纸带时小车的平均速度为__0.406__m/s(保留三位有效数字)．
(3) 打点计时器打下C点时小车的速度vC＝__0.390__ m/s(保留三位有效数字)．
解析：(1) 为了提高纸带的利用率，同时为了使打点更稳定，减小误差，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车．故A错误，B正确；纸带上打的点密集，在相等的时间内位移较小，说明纸带运动速度较小，故C错误；电磁打点计时器使用8 V的交流电源，故D错误．
(2) 纸带上每隔1个点取一个计数点，所以相邻计数点之间的时间间隔T＝0.04 s，打下AF段纸带时小车的平均速度为＝＝ m/s＝0.406 m/s．
(3) 打点计时器打下C点时小车的速度近似等于BD两点间的平均速度，即vC＝＝ m/s＝0.390 m/s．
4．光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间．现有某滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别是t1＝5×10－2 s、t2＝1×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt＝0.20 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量小滑块的长度d，示数如图所示．
　
(1) 读出滑块的长度d为__1.45__cm．
(2) 滑块通过光电门的速度v1、v2分别为__0.29__ m/s、__1.45__ m/s．
(3) 滑块的加速度大小为__5.8_m/s2__．
解析：(1) 由题图可读出滑块的长度为d＝8.45 cm－7.00 cm＝1.45 cm．
(2) 通过光电门1的速度v1＝＝ m/s＝0.29 m/s．
通过光电门2的速度v2＝＝ m/s＝1.45 m/s．
(3) 滑块的加速度a＝＝＝5.8 m/s2．
5．在用打点计时器研究匀变速直线运动规律时：
(1) 根据打出的纸带，可以不用计算就直接测得的是__AB__．
A．时间 B．位移
C．加速度 D．平均速度
(2) 在做该实验时，下列说法中正确的是__A__．
A．先接通电源，后释放纸带
B．停电后也可换用干电池来做
C．释放小车时小车应放置在长木板上的滑轮附近
D．计数点应从纸带上打的第一个点开始选取
(3) 某次实验打点计时器使用的交变电流的频率为50 Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的几个点模糊，从A点开始每打五个点取一个计数点，在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是__0.365_m/s__．
(4) B点的瞬时速度为__0.252_m/s__．
解析：(1) 根据打出的纸带，可以不用计算就直接测得的是时间和位移，故选A、B．
(2) 先接通电源，后释放纸带，A正确；停电后不可换用干电池来做，B错误；释放小车时小车应放置在长木板上的远离滑轮的位置，C错误；计数点要从点迹清晰的点开始选取，不一定从纸带上打的第一个点开始选取，D错误．
(3) 因为T＝5×0.02 s＝0.1 s，则打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是＝＝ m/s＝0.365 m/s．
(4) B点的瞬时速度为
vB＝＝ m/s＝0.252 m/s．
6．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题．
甲
乙
丙
(1) 图甲是__电火花计时器__(填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)．
(2) 电磁打点计时器使用的电源是__交流8_V__(填“交流8 V”或“交流220 V”)电源，实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为__0.1_s__．
(3) 关于本实验，下列说法中正确的是__C__．
A．两种打点计时器使用时都必须用复写纸
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快
(4) 在某次实验中，小车拖着纸带通过打点计时器记录下的运动情况如图丙所示，图中A、B、C、D、E为连续选定的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.10 s，则打C点时小车的速度是__0.19__m/s．
解析：(1) 甲图是电火花计时器．
(2) 电磁打点计时器使用的电源是交流8 V电源，实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为0.1 s．
(3) 电磁打点计时器使用时必须用复写纸，电火花计时器使用时必须用墨粉纸盘，A错误；在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，B错误；使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小，C正确；纸带上打的点越密，说明物体运动得越慢，D错误．
(4) 在打C点时小车的速度vC＝ m/s＝0.19 m/s．
7．在“测量小车的瞬时速度”的实验中，打点时交变电流的频率是f＝50 Hz，某次记录小车运动情况的纸带如图甲所示，注意：图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出．
甲
乙
(1) 根据纸带上所给出的数据，计算各点的瞬时速度，得vB＝__0.80__m/s，vC＝__1.00__m/s，vD＝__1.20__m/s，纸带上A到D点的平均速度vAD＝__0.90__m/s．
(2) 在如图乙所示的坐标系中，以打A点时为计时起点，作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝__2.00__m/s2．
答案：图见解析
解析：(1) B点速度为vB＝ m/s＝0.80 m/s；C点速度为vC＝ m/s＝1.00 m/s；D点速度为vD＝ m/s＝1.20 m/s；纸带上A到D点的平均速度为vAD＝ m/s＝0.90 m/s．
(2) 图像如图所示：
图线的斜率表示物体加速度，即
a＝ m/s2＝2.00 m/s2．(共46张PPT)
第一章
运动的描述
实验：测量直线运动物体的瞬时速度
核心 目标 1．了解打点计时器的种类、原理及使用要点，会用打点计时器测位移和时间，了解测量速度的原理和方法．
2．会做“测量做直线运动物体的瞬时速度”实验，会分析、处理纸带，会处理实验数据，知道实验存在误差．
目标导学 各个击破
实验原理、操作
1．求平均速度、瞬时速度原理
考向
1
2．实验操作注意事项
(1) 实验前，要检查打点的稳定性和清晰程度，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象．
(2) 使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．
(3) 手拉动纸带时速度应适中，以防点迹太密或太疏．
(4) 使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸　下面　；电磁打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点．
(5) 打点计时器不能连续工作太长时间，打完点后应立即关闭电源．
(6) 对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是从能够看清的某个点O开始，将这个点作为起始点，一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离).读数时应估读到毫米的　下一位　．
　　　(2024·阳江期末)(1) 在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50 Hz，常用的电磁打点计时器使用的电源是_____V的____________(填“直流电源”或“交流电源”)，它每隔_______s打一个点．
1
8
交流电源
0.02
解析：(1) 电磁打点计时器使用的电源是电压约为8 V的交流电源．打点时间间隔为交流电源的频率的倒数，当电源的频率是50 Hz时，打点周期是0.02 s．
(2) 接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是______．
A．先接通电源，再让纸带运动
B．先让纸带运动，再接通电源
C．让纸带运动的同时接通电源
D．先让纸带运动或先接通电源都可以
A
解析：(2) 使用打点计时器时，应先接通电源，让打点计时器稳定工作，再让纸带运动使打点计时器在上面打出点迹，A正确．
(3) 如图所示是某同学在做测量纸带的平均速度和瞬时速度实验中获得的一条纸带．
A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x＝________cm，C点对应的速度是_________m/s(结果保留三位有效数字)．
0.70
0.100
数据处理、误差分析
1．数据处理方法
(1) 选择一条点迹清晰的纸带，一般每5个点(即以　0.1　 s为周期)标注一个计数点，如图所示．
考向
2
(4) 利用各点瞬时速度作出速度—时间图像，并根据图像说明运动情况．
2．注意事项
(1) 确定时间时注意相邻计数点间的计时点个数．如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s．
(2) 确定位移时注意起始点和终止点．
(3) 计算瞬时速度时用一段时间内的平均速度来代替瞬时速度．
(4) 注意纸带中涉及的字母、数据，以及数据的含义、单位，不是国际单位制的，要换算成国际单位制．
3．误差分析
(2) 为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1 s 选一个，即每隔　四个点　取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间．
　　　如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点．每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示．
2
(1) 求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格．
v1 v2 v3 v4 v5
数值/(m·s－1) 0.20 ________ 0.60 ________ 0.71
0.40
0.70
(2) 以打下0点时刻为计时起点，根据表格中数据，在直角坐标系中画出物体的速度—时间图像．
答案：见解析图
v1 v2 v3 v4 v5
数值/(m·s－1) 0.20 ______ 0.60 ______ 0.71
解析：(2) 根据表格中数据在直角坐标系中描点，然后连线得到v－t图像如图所示．
偏小
实验拓展创新
利用数字计时器可更加方便、准确地测定瞬时速度和平均速度．
(1) 光电门：其一边安装　发光　装置，另一边安装光线　接收　装置，并都与数字计时器连接，如图所示．
当物体通过光电门时，光线被　遮挡　，　数字计时器　开始计时，当物体离开光电门时停止计时，这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂　时间　，即物体通过一个光电门的时间．
考向
3
(2) 数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间间隔(物体先后通过两个光电门之间的时间间隔)．
(3) 利用数据可以计算瞬时速度和平均速度．
　　　(2024·阳江期末)利用如图所示的装置，某同学
设计了以下两种方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度．
方法(1): 挡光片固定在滑块中央，事先测定挡光片的宽度
为L(很窄).当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门
(图中没有画出)测出挡光片经过B点的时间为Δt，则挡光片经过B点的速度为_____，若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比________ (填“偏大”、“相等”或“偏小”)．
3
因为滑块的最右端先到达B点，挡光片后到达B点，测得的速度为挡光片到达B点的速度，故测得的速度大于滑块最右端到达B的速度．
偏大
方法(2): 在滑块上安装位移传感器．滑块匀加速下滑过程中，通过观察x－t图像，则释放滑块的位置__________ (填“高于A”、“低于A”或“与A等高”)，滑块经过B点的速度为_______m/s．
高于A
0.8
解析：(2) 由x－t图可知，在A点时，时间为t＝1.0 s，位移为x＝0.14 m，故到A点时滑块已经有速度，故释放滑块的位置高于A．
随堂内化 即时巩固
1．(2025·茂名期中)光电计时器为物理学中一种常用的研究物体运动情况的计时仪器，其结构简图如图甲所示．a、b分别为光电门的激光发射和接收装置，若有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间，这样就可以将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度．如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度为d的遮光片．现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B，光电计时器记录的时间分别为Δt1、Δt2，并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt．
甲
乙
(1) 在实验中，为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，可采取的措施______．
A
甲
乙
A．在可较精确测量遮光条宽度的情况下尽量减小遮光条的宽度
B．可无限减小遮光条的宽度
(2) 由题可知，遮光片通过光电门A时的速度表达式v1＝______，通过光电门B时的速度表达式v2＝______．
甲
乙
配套新练案
1．(2024·茂名期末质监)使用电火花计时器时，通常用两根纸带将墨粉盘夹在中间，如图所示，纸带1在墨粉盘下面，纸带2在墨粉盘上面，则 (　　)
A．工作时只有纸带1上留有点迹
B．工作时两根纸带上都会留有点迹
C．电火花计时器使用约8 V交流电源
D．安装墨粉盘时，将有墨粉的一面向上
A
解析：电火花计时器使用220 V的交流电源，每隔0.02 s释放出一个短暂的电火花，电火花熔化墨粉盘上的墨粉后，就在下方的纸带上留下了一个点迹．所以在安装墨粉盘时，要将有墨粉的一面向下，纸带也要安装在墨粉盘的下方，才能打出点迹，故A正确，B、C、D错误．
2．在“测量小车的瞬时速度”实验中，下列说法中正确的是 (　　)
A．只需打出一条纸带，然后进行数据处理
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为计时起点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
C
解析：小车在钩码的牵引下运动时，采用多次测量，打出多条纸带，进行数据处理，有利于减小误差，A错误；开始时密集的点，点距过小，测量误差较大，故应舍去，找一个适当的点作为计时起点，故B错误，C正确；两相邻计数点间的时间间隔选取适当即可，不一定取0.1 s，D错误．
3．(2025·阳江期末)在“用电磁打点计时器测速度”实验中，已知交流电源的频率为50 Hz．
(1) 下列说法中正确的是______．
A．拖动纸带的同时，闭合电源开关
B．先闭合电源开关，让打点计时器正常工作时，拖动纸带
C．纸带上的打点密集，说明纸带运动速度较大
D．此次实验所用电源为220 V交流电源
B
解析：(1) 为了提高纸带的利用率，同时为了使打点更稳定，减小误差，要先接通电源，待计时器开始打点再释放小车．故A错误，B正确；纸带上打的点密集，在相等的时间内位移较小，说明纸带运动速度较小，故C错误；电磁打点计时器使用8 V的交流电源，故D错误．
(2) 某同学拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，处理时每隔1个点取一个计数点，标上字母A、B、C、D、E、F(中间的点未画出)．
如图所示，某同学用毫米刻度尺进行测量，填到下表中：
计数点 B C D E F
位置(cm) 1.32 2.75 4.44 6.22 8.12
由读出数据可计算出打下AF段纸带时小车的平均速度为_________m/s(保留三位有效数字)．
0.406
(3) 打点计时器打下C点时小车的速度vC＝_________ m/s(保留三位有效数字)．
0.390
4．光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间．现有某滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别是t1＝5×10－2 s、t2＝1×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt＝0.20 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量小滑块的长度d，示数如图所示．
(1) 读出滑块的长度d为________cm．
1.45
解析：(1) 由题图可读出滑块的长度为d＝8.45 cm－7.00 cm＝1.45 cm．
(2) 滑块通过光电门的速度v1、v2分别为________ m/s、________ m/s．
0.29
1.45
(3) 滑块的加速度大小为____________．
5.8 m/s2
5．在用打点计时器研究匀变速直线运动规律时：
(1) 根据打出的纸带，可以不用计算就直接测得的是________．
A．时间 B．位移
C．加速度 D．平均速度
AB
解析：(1) 根据打出的纸带，可以不用计算就直接测得的是时间和位移，故选A、B．
(2) 在做该实验时，下列说法中正确的是______．
A．先接通电源，后释放纸带
B．停电后也可换用干电池来做
C．释放小车时小车应放置在长木板上的滑轮附近
D．计数点应从纸带上打的第一个点开始选取
A
解析：(2) 先接通电源，后释放纸带，A正确；停电后不可换用干电池来做，B错误；释放小车时小车应放置在长木板上的远离滑轮的位置，C错误；计数点要从点迹清晰的点开始选取，不一定从纸带上打的第一个点开始选取，D错误．
(3) 某次实验打点计时器使用的交变电流的频率为50 Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的几个点模糊，从A点开始每打五个点取一个计数点，在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是_____________．
0.365 m/s
(4) B点的瞬时速度为____________．
0.252 m/s
6．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题．
(1) 图甲是________________(填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)．
电火花计时器
解析：(1) 甲图是电火花计时器．
甲
(2) 电磁打点计时器使用的电源是__________(填“交流8 V”或“交流220 V”)电源，实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为________．
交流8 V
乙
0.1 s
解析：(2) 电磁打点计时器使用的电源是交流8 V电源，实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为0.1 s．
(3) 关于本实验，下列说法中正确的是______．
A．两种打点计时器使用时都必须用复写纸
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计
时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快
C
解析：(3) 电磁打点计时器使用时必须用复写纸，电火花计时器使用时必须用墨粉纸盘，A错误；在测量物体速度时，先接通打点计时器的电源，后让物体运动，B错误；使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小，C正确；纸带上打的点越密，说明物体运动得越慢，D错误．
乙
(4) 在某次实验中，小车拖着纸带通过打点计时器记录下的运动情况如图丙所示，图中A、B、C、D、E为连续选定的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.10 s，则打C点时小车的速度是________m/s．
0.19
丙
7．在“测量小车的瞬时速度”的实验中，打点时交变电流的频率是f＝50 Hz，某次记录小车运动情况的纸带如图甲所示，注意：图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出．
甲
(1) 根据纸带上所给出的数据，计算各点的瞬时速度，得vB＝________m/s，vC＝________m/s，vD＝________m/s，纸带上A到D点的平均速度vAD＝________m/s．
0.80
1.00
1.20
0.90
(2) 在如图乙所示的坐标系中，以打A点时为计时起点，作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝________m/s2．
答案：图见解析
乙
2.00
解析：(2) 图像如图所示：
图线的斜率表示物体加速度，即
谢谢观赏实验：测量直线运动物体的瞬时速度
核心 目标 1．了解打点计时器的种类、原理及使用要点，会用打点计时器测位移和时间，了解测量速度的原理和方法．
2．会做“测量做直线运动物体的瞬时速度”实验，会分析、处理纸带，会处理实验数据，知道实验存在误差．
考向1　实验原理、操作
1．求平均速度、瞬时速度原理
(1) 测量平均速度：如图所示，测出D、G间的位移和所用时间，利用＝计算平均速度．
(2) 测量瞬时速度：如图所示，当Δt或Δx较小时，纸带上某一位置的瞬时速度，可以粗略地由包含这一位置在内的一小段位移Δx内的平均速度表示，即可将＝____作为打D、E或F点时的瞬时速度．
2．实验操作注意事项
(1) 实验前，要检查打点的稳定性和清晰程度，应将打点计时器固定好，以免拉动纸带时晃动，并先轻轻试拉纸带，应无明显的阻滞现象．
(2) 使用打点计时器打点时，应先接通电源，待打点计时器打点稳定后，再拉动纸带．
(3) 手拉动纸带时速度应适中，以防点迹太密或太疏．
(4) 使用电火花计时器时，应注意把纸带正确穿好，墨粉纸盘位于纸带上方，使用电磁打点计时器时，应让纸带穿过限位孔，压在复写纸__下面__；电磁打点计时器在纸带上应打出轻重合适的小圆点，如遇到打出的是短横线，应调整一下振针距复写纸片的高度使之增大一点．
(5) 打点计时器不能连续工作太长时间，打完点后应立即关闭电源．
(6) 对纸带进行测量时，不要分段测量各段的位移，正确的做法是从能够看清的某个点O开始，将这个点作为起始点，一次测量完毕(可先统一测量出各个测量点到起始测量点O之间的距离)．读数时应估读到毫米的__下一位__．
　(2024·阳江期末)(1) 在做用打点计时器测速度的实验时，要用到打点计时器，打点计时器是一种计时仪器，其电源频率为50 Hz，常用的电磁打点计时器使用的电源是__ _V的__ __(填“直流电源”或“交流电源”)，它每隔__ __s打一个点．
(2) 接通打点计时器电源和让纸带开始运动，这两个操作之间的时间顺序关系是__ _．
A．先接通电源，再让纸带运动
B．先让纸带运动，再接通电源
C．让纸带运动的同时接通电源
D．先让纸带运动或先接通电源都可以
(3) 如图所示是某同学在做测量纸带的平均速度和瞬时速度实验中获得的一条纸带．
A、B、C、D是纸带上的四个计数点，每两个相邻计数点间有四个点没有画出．从图中读出A、B两点间距x＝__ __cm，C点对应的速度是__ __m/s(结果保留三位有效数字)．
考向2　数据处理、误差分析
1．数据处理方法
(1) 选择一条点迹清晰的纸带，一般每5个点(即以__0.1__ s为周期)标注一个计数点，如图所示．
(2) 测平均速度：用刻度尺测出n个点之间的距离Δx，n个点之间的时间间隔Δt＝__(n－1)×0.02__ s，根据＝ 算出小车在OB、AC、BD、CE、DF段的平均速度，填入表中．
(3) 测瞬时速度：取包含某一位置在内的一小段位移Δx，根据v＝ 测出这一段位移内的平均速度，用这个平均速度代表纸带经过该位置的瞬时速度．一般取以这个点为中间时刻的一段位移计算．如上图中vD＝____，T＝0.1 s为两个计数点间的时间间隔．
(4) 利用各点瞬时速度作出速度—时间图像，并根据图像说明运动情况．
2．注意事项
(1) 确定时间时注意相邻计数点间的计时点个数．如果在纸带上数出了n个点，那么，它们的间隔数是(n－1)个，它们的时间间隔为(n－1)×0.02 s．
(2) 确定位移时注意起始点和终止点．
(3) 计算瞬时速度时用一段时间内的平均速度来代替瞬时速度．
(4) 注意纸带中涉及的字母、数据，以及数据的含义、单位，不是国际单位制的，要换算成国际单位制．
3．误差分析
(1) 如图所示，可以大致表示C点的瞬时速度，即vC＝，A、B两点离C点越近，算出的平均速度越接近于C点的瞬时速度．然而A、B两点距离很小时，测量误差会__增大__，应根据实际情况选取这两个点．
(2) 为了减小实验误差，计数点要每隔T＝0.1 s 选一个，即每隔__四个点__取一个计数点，而计算计数点的瞬时速度时，Δx、Δt应取此计数点前、后两个点之间的位移和时间．
　如图所示是一条打点计时器打出的纸带，电源频率为50 Hz，0、1、2、3、4、5、6是七个计数点．每相邻两个计数点之间还有四个点未画出，各计数点到0的距离如图所示．
(1) 求出2、4计数点的瞬时速度并填入表格．
v1 v2 v3 v4 v5
数值/ (m·s－1) 0.20 __ _ 0.60 __ __ 0.71
(2) 以打下0点时刻为计时起点，根据表格中数据，在直角坐标系中画出物体的速度—时间图像．
(3) 如果当时交流电源的频率f＝55 Hz，而计算时仍按f＝50 Hz处理，那么速度的测量值将__ __(填“偏大”、“偏小”或“相等”)．
考向3　实验拓展创新
利用数字计时器可更加方便、准确地测定瞬时速度和平均速度．
(1) 光电门：其一边安装__发光__装置，另一边安装光线__接收__装置，并都与数字计时器连接，如图所示．
当物体通过光电门时，光线被__遮挡__，__数字计时器__开始计时，当物体离开光电门时停止计时，这样就可以记录物体遮挡一个光电门光线的短暂__时间__，即物体通过一个光电门的时间．
(2) 数字计时器还可以记录物体经过两个光电门之间的时间，即任一光电门第一次遮光时开始计时，第二次遮光时停止计时，计时器显示的是两次遮光之间的时间间隔(物体先后通过两个光电门之间的时间间隔)．
(3) 利用数据可以计算瞬时速度和平均速度．
　(2024·阳江期末)利用如图所示的装置，某同学设计了以下两种方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度．
方法(1): 挡光片固定在滑块中央，事先测定挡光片的宽度为L(很窄)．当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门(图中没有画出)测出挡光片经过B点的时间为Δt，则挡光片经过B点的速度为__ ，若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比__ __ (填“偏大”、“相等”或“偏小”)．
方法(2): 在滑块上安装位移传感器．滑块匀加速下滑过程中，通过观察x－t图像，则释放滑块的位置__ __(填“高于A”、“低于A”或“与A等高”)，滑块经过B点的速度为__ __m/s．
1．(2025·茂名期中)光电计时器为物理学中一种常用的研究物体运动情况的计时仪器，其结构简图如图甲所示．a、b分别为光电门的激光发射和接收装置，若有物体从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间，这样就可以将物体通过光电门的平均速度视为其通过光电门的瞬时速度．如图乙所示，气垫导轨上安装有A、B两个光电门，导轨上放有一滑块，滑块上装有宽度为d的遮光片．现使滑块从某一位置开始以恒定的加速度滑动，并依次通过光电门A、B，光电计时器记录的时间分别为Δt1、Δt2，并测得遮光片从光电门A运动到光电门B所用的时间Δt．
甲
乙
(1) 在实验中，为了更准确地测得滑块通过光电门的速度，可采取的措施__ _．
A．在可较精确测量遮光条宽度的情况下尽量减小遮光条的宽度
B．可无限减小遮光条的宽度
(2) 由题可知，遮光片通过光电门A时的速度表达式v1＝____，通过光电门B时的速度表达式v2＝____．
1．(2024·茂名期末质监)使用电火花计时器时，通常用两根纸带将墨粉盘夹在中间，如图所示，纸带1在墨粉盘下面，纸带2在墨粉盘上面，则(　 　)
A．工作时只有纸带1上留有点迹
B．工作时两根纸带上都会留有点迹
C．电火花计时器使用约8 V交流电源
D．安装墨粉盘时，将有墨粉的一面向上
2．在“测量小车的瞬时速度”实验中，下列说法中正确的是(　 　)
A．只需打出一条纸带，然后进行数据处理
B．为使测量更为严谨，应把打下的第一个点作为计时起点
C．为了便于测量，应舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点
D．两相邻计数点间的时间间隔必须是0.1 s
3．(2025·阳江期末)在“用电磁打点计时器测速度”实验中，已知交流电源的频率为50 Hz．
(1) 下列说法中正确的是__ __．
A．拖动纸带的同时，闭合电源开关
B．先闭合电源开关，让打点计时器正常工作时，拖动纸带
C．纸带上的打点密集，说明纸带运动速度较大
D．此次实验所用电源为220 V交流电源
(2) 某同学拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打出一系列点，处理时每隔1个点取一个计数点，标上字母A、B、C、D、E、F(中间的点未画出)．
如图所示，某同学用毫米刻度尺进行测量，填到下表中：
计数点 B C D E F
位置(cm) 1.32 2.75 4.44 6.22 8.12
由读出数据可计算出打下AF段纸带时小车的平均速度为__ __m/s(保留三位有效数字)．
(3) 打点计时器打下C点时小车的速度vC＝__ __ m/s(保留三位有效数字)．
4．光电计时器是一种常用计时仪器，其结构如图所示，a、b分别是光电门的激光发射和接收装置，当有滑块从a、b间通过时，光电计时器就可以显示出物体的挡光时间．现有某滑块在斜面上滑行，先后两次通过光电门1和2，计时器显示的挡光时间分别是t1＝5×10－2 s、t2＝1×10－2 s，从光电门1到光电门2所经历的总时间Δt＝0.20 s，用分度值为1 mm的刻度尺测量小滑块的长度d，示数如图所示．
　
(1) 读出滑块的长度d为__ _cm．
(2) 滑块通过光电门的速度v1、v2分别为__ __ m/s、__ __ m/s．
(3) 滑块的加速度大小为__ __．
5．在用打点计时器研究匀变速直线运动规律时：
(1) 根据打出的纸带，可以不用计算就直接测得的是__ __．
A．时间 B．位移
C．加速度 D．平均速度
(2) 在做该实验时，下列说法中正确的是__ __．
A．先接通电源，后释放纸带
B．停电后也可换用干电池来做
C．释放小车时小车应放置在长木板上的滑轮附近
D．计数点应从纸带上打的第一个点开始选取
(3) 某次实验打点计时器使用的交变电流的频率为50 Hz，纸带的记录如图所示，图中O点为纸带的第一个点，接下来的几个点模糊，从A点开始每打五个点取一个计数点，在打出A、F这两点的时间间隔中，纸带运动的平均速度是__ __．
(4) B点的瞬时速度为__ __．
6．打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题．
甲
乙
丙
(1) 图甲是__ __(填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”)．
(2) 电磁打点计时器使用的电源是__ __(填“交流8 V”或“交流220 V”)电源，实验室使用我国民用电(频率50 Hz)时，如果每相邻的计数点间还有4个点未标出，则相邻两个计数点的时间间隔为__ __．
(3) 关于本实验，下列说法中正确的是__ _．
A．两种打点计时器使用时都必须用复写纸
B．在测量物体速度时，先让物体运动，后接通打点计时器的电源
C．使用的电源频率越高，打点的时间间隔就越小
D．纸带上打的点越密，说明物体运动得越快
(4) 在某次实验中，小车拖着纸带通过打点计时器记录下的运动情况如图丙所示，图中A、B、C、D、E为连续选定的计数点，相邻计数点间的时间间隔是0.10 s，则打C点时小车的速度是__ __m/s．
7．在“测量小车的瞬时速度”的实验中，打点时交变电流的频率是f＝50 Hz，某次记录小车运动情况的纸带如图甲所示，注意：图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出．
甲
乙
(1) 根据纸带上所给出的数据，计算各点的瞬时速度，得vB＝__ __m/s，vC＝__ __m/s，vD＝__ __m/s，纸带上A到D点的平均速度vAD＝__ __m/s．
(2) 在如图乙所示的坐标系中，以打A点时为计时起点，作出小车的v－t图线，并根据图线求出a＝__ __m/s2．

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