考点04 实验：探究小车速度随时间变化的规律-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点04 实验：探究小车速度随时间变化的规律 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 实验：探究小车速度随时间变化的规律 2023·全国甲卷·T22 2023·浙江1月选考·T16 2022·浙江6月选考·T17 2021·天津卷·T9 2019·全国卷Ⅰ·T22 2018·北京卷·T21 实验：测量重力加速度 2022·江苏卷·T11 2022·北京卷·T16 2022·辽宁卷·T12 2021·湖北卷·T12 2020·江苏卷·T11 2020·山东卷·T13 2019·全国卷Ⅲ·T22 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：纸带上的点迹求物体的速度和加速度.有时结合动能定理和机械能守恒定律。 【备考策略】 1.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度. 2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法． 【命题预测】 纸带上的点迹求物体的速度和加速度.这是高中力学实验的重难点。 一、打点计时器 1．作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50 Hz时，每隔0.02 s打一次点． 2．结构 (1)电磁打点计时器(如图) (2)电火花计时器(如图) 3．工作条件： 二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 1．实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交变电源． 2．实验过程 (1)按照实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源； (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； (3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车； (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； (5)更换纸带重复实验三次，选择一条比较理想的纸带进行测量、分析． 3．数据处理 (1)求小车的速度与加速度 ①利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝. ②利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝， 则a＝＝ ③利用速度－时间图像求加速度 a．作出速度－时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度； b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度． (2)依据纸带判断小车是否做匀变速直线运动 ①x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离． ②Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…. ③若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动． ④Δx＝aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等． 4．注意事项 (1)平行：纸带、细绳要与长木板平行． (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带． (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞． (4)减小误差：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜． (5)小车从靠近打点计时器位置释放． 5．误差分析 (1)纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差． (2)计数点间距离的测量有偶然误差． (3)作图有误差． 考向1 教材原型实验 1．由实验数据得出v­t图像 根据表格中的v、t数据，在平面直角坐标系中仔细描点，作一条直线，使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上，落不到直线上的点，应均匀分布在直线的两侧，偏离直线太远的点可舍去不要，如图所示，这条直线就是本次实验的v­t图像，它是一条倾斜的直线。因此小车做匀加速直线运动，加速度就是v­t图像的斜率。 2．公式法 若x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…，则小车做匀变速直线运动，加速度 a＝。 1．偶然误差 (1)纸带上计数点间距测量有偶然误差，故要多测几组数据，以尽量减小误差。 (2)用作图法作图时描点、画线不准确。为此在描点时最好用坐标纸，在纵、横轴上选取合适的单位长度，用细铅笔认真描点。 2．系统误差 (1)纸带运动时摩擦不均匀、打点不稳定引起误差，所以安装时纸带、细绳要与长木板平行，同时选择电压及频率符合要求的交流电源。 (2)木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度是所测量段的平均加速度。对此可在木板上铺一层白纸或换用气垫导轨。 （2023·浙江·高考真题）在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图1所示。 ①需要的实验操作有__________（多选）； A．调节滑轮使细线与轨道平行 B．倾斜轨道以补偿阻力 C．小车靠近打点计时器静止释放 D．先接通电源再释放小车 ②经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为__________。已知打点计