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|一题多问 小明制作了如图甲所示的智能喷墨小车，在图乙所示的斜面上进行“测量物体运动的速度”实验。该智能车在接通电源并松开顶部按钮时会立即喷墨，在智能车底部喷出一个小黑点，之后每隔0.5秒喷墨一次，同时该车内部集成了速度传感器，会在每次喷墨时记录当前速度大小并显示在显示屏上。
【实验器材】
(1)该实验的原理是
【实验操作与结论】
(2)小明用手指按住顶部按钮将智能车固定在图乙斜面上端A点，打开电源开关后松开手指，智能车沿斜面向下运动，在木板的A、B、C、D四个位置喷涂出小黑点，智能车在做
(3)实验数据如表所示，智能车在BC段的平均速度为
| 路程/m | 运动时间/s | 平均速度/(m/s) | 经过某点时的速度/(m/s) |
|--------------|------------|----------------|------------------------|
| $s_{AB}=0.300$ | $t_{AB}=0.5$ | $v_{AB}=0.6$ | $v_B=$
| $s_{BC}=0.900$ | $t_{BC}=0.5$ | $v_{BC}=$ | $v_C=$
| $s_{CD}=$ | $t_{CD}=0.5$ | $v_{CD}=3$ | $v_D=$
(4)为进一步探究智能车在斜面上运动的速度与时间的关系，根据表中数据作出了$v-t$图像，如图丁所示，假设斜面足够长，小球从A处滑下，经过2 s到达E点（图中未画出）时的速度为
【现象分析与改进】
(5)为得到更多的测量数据，应将木块由b处向
(6)小明在某次实验中忘记按住按钮，打开电源开关后由A点释放智能车，则测得的$v_{AB}$偏
(7)小明在一次测量中读取$s_{AB}$、$s_{AC}$、$s_{AD}$，再计算出$s_{BC}$和$s_{CD}$的值，你认为小明的做法相比分别测$s_{AB}$、$s_{BC}$、$s_{CD}$，误差
【实验器材】
(1)该实验的原理是
$v=\frac{s}{t}$
，所需的测量工具为刻度尺(或米尺)
。【实验操作与结论】
(2)小明用手指按住顶部按钮将智能车固定在图乙斜面上端A点，打开电源开关后松开手指，智能车沿斜面向下运动，在木板的A、B、C、D四个位置喷涂出小黑点，智能车在做
加速
（填“加速”“减速”或“匀速”）运动。(3)实验数据如表所示，智能车在BC段的平均速度为
1.8
m/s。CD段的路程为1.500
m，比较AB与BC段平均速度得$v_{AB}$＜
（填“＞”“＜”或“=”）$v_{BC}$；根据图丙中智能车显示屏的信息，将智能车经过B、C、D点的速度填入表格。| 路程/m | 运动时间/s | 平均速度/(m/s) | 经过某点时的速度/(m/s) |
|--------------|------------|----------------|------------------------|
| $s_{AB}=0.300$ | $t_{AB}=0.5$ | $v_{AB}=0.6$ | $v_B=$
1.2
|| $s_{BC}=0.900$ | $t_{BC}=0.5$ | $v_{BC}=$ | $v_C=$
2.4
|| $s_{CD}=$ | $t_{CD}=0.5$ | $v_{CD}=3$ | $v_D=$
3.6
|(4)为进一步探究智能车在斜面上运动的速度与时间的关系，根据表中数据作出了$v-t$图像，如图丁所示，假设斜面足够长，小球从A处滑下，经过2 s到达E点（图中未画出）时的速度为
4.8
m/s。【现象分析与改进】
(5)为得到更多的测量数据，应将木块由b处向
c
（填“a”或“c”）方向移动。(6)小明在某次实验中忘记按住按钮，打开电源开关后由A点释放智能车，则测得的$v_{AB}$偏
小
。(7)小明在一次测量中读取$s_{AB}$、$s_{AC}$、$s_{AD}$，再计算出$s_{BC}$和$s_{CD}$的值，你认为小明的做法相比分别测$s_{AB}$、$s_{BC}$、$s_{CD}$，误差
更小
（填“更小”“更大”或“一样”）。答案
(1) 实验原理为$v=\frac{s}{t}$，所需测量工具为刻度尺(或米尺)。
解析：该实验的原理是速度公式$v=\frac{s}{t}$，由于智能车每隔0.5 s喷墨一次，故时间无需测量，测量路程需要刻度尺或者米尺。
(2) 智能车做加速运动。
解析：智能车在沿斜面下滑的过程中每0.5 s通过的路程越来越大，故智能车在做加速运动。
(3) BC段平均速度为1.8 m/s，CD段的路程为1.500 m，$v_{AB}$＜$v_{BC}$，$v_B=1.2\ \mathrm{m/s}$，$v_C=2.4\ \mathrm{m/s}$，$v_D=3.6\ \mathrm{m/s}$。
解析：由表中数据可得，BC段的平均速度$v_{BC}=\frac{s_{BC}}{t_{BC}}=\frac{0.9\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=1.8\ \mathrm{m/s}$；由表中数据可得，CD段的路程为$s_{CD}=v_{CD}t_{CD}=3\ \mathrm{m/s}×0.5\ \mathrm{s}=1.5\ \mathrm{m}$，为保持小数点后位数一致应填1.500；AB段小球的平均速度$v_{AB}=\frac{s_{AB}}{t_{AB}}=\frac{0.3\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}＜v_{BC}$；小明刚松开按钮时智能车在A处，故$v_A=0$，$v_B=1.2\ \mathrm{m/s}$，$v_C=2.4\ \mathrm{m/s}$，$v_D=3.6\ \mathrm{m/s}$。
(4) 经过2 s智能车的速度为4.8 m/s。
解析：根据智能车在斜面上运动的速度与时间的关系图像知，智能车速度与时间成正比，智能车1 s时的速度为2.4 m/s，则经过2 s智能车的速度为4.8 m/s。
(5) 应将木块由b处向c方向移动。
解析：如果将木块向a方向移动，斜面会变得更陡，智能车下滑的平均速度变大、总时间变短，喷墨次数会减少，故为得到更多的测量数据，应将木块由b处向c方向移动。
(6) 测得的$v_{AB}$偏小。
解析：打开电源前按住按钮能够保证释放智能车的同时喷墨，如果不按住按钮仅在打开电源后释放智能车，可能会出现智能车先喷墨再开始运动的情况，这样$s_{AB}$会变小，时间还是0.5 s，测得的平均速度$v_{AB}$偏小。
(7) 误差更小。
解析：小明使用差值法，在两次读数相减时可以有效降低误差，故误差更小。
解析：该实验的原理是速度公式$v=\frac{s}{t}$，由于智能车每隔0.5 s喷墨一次，故时间无需测量，测量路程需要刻度尺或者米尺。
(2) 智能车做加速运动。
解析：智能车在沿斜面下滑的过程中每0.5 s通过的路程越来越大，故智能车在做加速运动。
(3) BC段平均速度为1.8 m/s，CD段的路程为1.500 m，$v_{AB}$＜$v_{BC}$，$v_B=1.2\ \mathrm{m/s}$，$v_C=2.4\ \mathrm{m/s}$，$v_D=3.6\ \mathrm{m/s}$。
解析：由表中数据可得，BC段的平均速度$v_{BC}=\frac{s_{BC}}{t_{BC}}=\frac{0.9\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=1.8\ \mathrm{m/s}$；由表中数据可得，CD段的路程为$s_{CD}=v_{CD}t_{CD}=3\ \mathrm{m/s}×0.5\ \mathrm{s}=1.5\ \mathrm{m}$，为保持小数点后位数一致应填1.500；AB段小球的平均速度$v_{AB}=\frac{s_{AB}}{t_{AB}}=\frac{0.3\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}＜v_{BC}$；小明刚松开按钮时智能车在A处，故$v_A=0$，$v_B=1.2\ \mathrm{m/s}$，$v_C=2.4\ \mathrm{m/s}$，$v_D=3.6\ \mathrm{m/s}$。
(4) 经过2 s智能车的速度为4.8 m/s。
解析：根据智能车在斜面上运动的速度与时间的关系图像知，智能车速度与时间成正比，智能车1 s时的速度为2.4 m/s，则经过2 s智能车的速度为4.8 m/s。
(5) 应将木块由b处向c方向移动。
解析：如果将木块向a方向移动，斜面会变得更陡，智能车下滑的平均速度变大、总时间变短，喷墨次数会减少，故为得到更多的测量数据，应将木块由b处向c方向移动。
(6) 测得的$v_{AB}$偏小。
解析：打开电源前按住按钮能够保证释放智能车的同时喷墨，如果不按住按钮仅在打开电源后释放智能车，可能会出现智能车先喷墨再开始运动的情况，这样$s_{AB}$会变小，时间还是0.5 s，测得的平均速度$v_{AB}$偏小。
(7) 误差更小。
解析：小明使用差值法，在两次读数相减时可以有效降低误差，故误差更小。
解析
【分析】
本题是“测量物体运动的速度”的实验探究题，解题思路如下：
1. 明确实验原理：测量速度的核心公式是$v=\frac{s}{t}$，实验中每隔0.5s喷墨一次，时间间隔已知，只需用刻度尺测量路程即可；
2. 判断运动状态：相同时间内通过的路程变化可判断运动类型，若路程随时间增大则为加速运动；
3. 计算平均速度与路程：利用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$计算BC段平均速度，结合CD段平均速度和时间计算CD段路程，对比AB与BC段的平均速度；
4. 分析速度变化规律：根据实验中各点速度的变化，找出速度与时间的正比关系，进而计算2s时的速度；
5. 实验操作改进：斜面坡度影响运动时间，要获得更多数据需延长运动时间，即减小坡度，对应木块移动方向；
6. 误差分析：忘记按按钮时，智能车先喷墨再运动，导致AB段路程测量值偏小，平均速度偏小；差值法测量路程可减小误差。
【解析】
(1) 测量速度的实验原理是$v=\frac{s}{t}$；实验中需要测量路程，因此所需测量工具为刻度尺（或米尺）。
(2) 智能车每隔0.5s喷墨一次，相邻两点时间间隔相同，由图乙可知A、B、C、D间路程越来越大，说明相同时间内通过的路程更长，因此智能车做加速运动。
(3) ① BC段平均速度：$v_{BC}=\frac{s_{BC}}{t_{BC}}=\frac{0.900\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=1.8\ \mathrm{m/s}$；
② CD段路程：$s_{CD}=v_{CD}t_{CD}=3\ \mathrm{m/s}×0.5\ \mathrm{s}=1.500\ \mathrm{m}$；
③ AB段平均速度：$v_{AB}=\frac{s_{AB}}{t_{AB}}=\frac{0.300\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}$，故$v_{AB}＜v_{BC}$；
④ 由速度变化规律，A点速度为0，B点速度1.2m/s，C点2.4m/s，D点3.6m/s（速度随时间均匀增加，每0.5s增加0.6m/s）。
(4) 智能车速度与时间成正比，0.5s时速度0.6m/s，2s包含4个0.5s，因此2s时速度为$0.6\ \mathrm{m/s}×4=4.8\ \mathrm{m/s}$。
(5) 为得到更多测量数据，需延长智能车运动时间，应减小斜面坡度，因此将木块由b处向c方向移动。
(6) 忘记按住按钮时，智能车先喷墨再运动，导致AB段路程测量值偏小，时间仍为0.5s，根据$v=\frac{s}{t}$，测得的$v_{AB}$偏小。
(7) 小明通过读取$s_{AB}$、$s_{AC}$、$s_{AD}$再计算$s_{BC}$、$s_{CD}$，属于差值法，可减小测量误差，因此误差更小。
【答案】
(1) $v=\frac{s}{t}$；刻度尺(或米尺)
(2) 加速
(3) 1.8；1.500；＜；1.2；2.4；3.6
(4) 4.8
(5) c
(6) 小
(7) 更小
【知识点】
速度公式$v=\frac{s}{t}$；平均速度；变速直线运动
【点评】
本题综合考查“测量物体运动的速度”实验的原理、操作、数据处理及误差分析，需掌握速度公式应用，理解时间间隔的特点，能根据路程变化判断运动状态，结合实验目的分析误差来源，是一道综合性较强的实验题。
【难度系数】
0.6
本题是“测量物体运动的速度”的实验探究题，解题思路如下：
1. 明确实验原理：测量速度的核心公式是$v=\frac{s}{t}$，实验中每隔0.5s喷墨一次，时间间隔已知，只需用刻度尺测量路程即可；
2. 判断运动状态：相同时间内通过的路程变化可判断运动类型，若路程随时间增大则为加速运动；
3. 计算平均速度与路程：利用平均速度公式$v=\frac{s}{t}$计算BC段平均速度，结合CD段平均速度和时间计算CD段路程，对比AB与BC段的平均速度；
4. 分析速度变化规律：根据实验中各点速度的变化，找出速度与时间的正比关系，进而计算2s时的速度；
5. 实验操作改进：斜面坡度影响运动时间，要获得更多数据需延长运动时间，即减小坡度，对应木块移动方向；
6. 误差分析：忘记按按钮时，智能车先喷墨再运动，导致AB段路程测量值偏小，平均速度偏小；差值法测量路程可减小误差。
【解析】
(1) 测量速度的实验原理是$v=\frac{s}{t}$；实验中需要测量路程，因此所需测量工具为刻度尺（或米尺）。
(2) 智能车每隔0.5s喷墨一次，相邻两点时间间隔相同，由图乙可知A、B、C、D间路程越来越大，说明相同时间内通过的路程更长，因此智能车做加速运动。
(3) ① BC段平均速度：$v_{BC}=\frac{s_{BC}}{t_{BC}}=\frac{0.900\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=1.8\ \mathrm{m/s}$；
② CD段路程：$s_{CD}=v_{CD}t_{CD}=3\ \mathrm{m/s}×0.5\ \mathrm{s}=1.500\ \mathrm{m}$；
③ AB段平均速度：$v_{AB}=\frac{s_{AB}}{t_{AB}}=\frac{0.300\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}}=0.6\ \mathrm{m/s}$，故$v_{AB}＜v_{BC}$；
④ 由速度变化规律，A点速度为0，B点速度1.2m/s，C点2.4m/s，D点3.6m/s（速度随时间均匀增加，每0.5s增加0.6m/s）。
(4) 智能车速度与时间成正比，0.5s时速度0.6m/s，2s包含4个0.5s，因此2s时速度为$0.6\ \mathrm{m/s}×4=4.8\ \mathrm{m/s}$。
(5) 为得到更多测量数据，需延长智能车运动时间，应减小斜面坡度，因此将木块由b处向c方向移动。
(6) 忘记按住按钮时，智能车先喷墨再运动，导致AB段路程测量值偏小，时间仍为0.5s，根据$v=\frac{s}{t}$，测得的$v_{AB}$偏小。
(7) 小明通过读取$s_{AB}$、$s_{AC}$、$s_{AD}$再计算$s_{BC}$、$s_{CD}$，属于差值法，可减小测量误差，因此误差更小。
【答案】
(1) $v=\frac{s}{t}$；刻度尺(或米尺)
(2) 加速
(3) 1.8；1.500；＜；1.2；2.4；3.6
(4) 4.8
(5) c
(6) 小
(7) 更小
【知识点】
速度公式$v=\frac{s}{t}$；平均速度；变速直线运动
【点评】
本题综合考查“测量物体运动的速度”实验的原理、操作、数据处理及误差分析，需掌握速度公式应用，理解时间间隔的特点，能根据路程变化判断运动状态，结合实验目的分析误差来源，是一道综合性较强的实验题。
【难度系数】
0.6
