第1章 实验1 探究小车速度随时间变化的规律（Word教参）-【勤径学升】2025年高考物理一轮总复习

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 对应学生用书P17 原理装置图 操作要领 ①不需要平衡摩擦力 ②不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量 (1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置 (3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏 (5)适当：悬挂槽码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集 数据处理 注意事项 (1)利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝ ＝＝ (2)利用平均速度求瞬时速度：vn＝ (3)利用速度－时间图像求加速度 ①作出速度－时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度 ②剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度 (1)实验中先接通电源，后让小车运动，实验完毕应先断开电源后取纸带 (2)小车到达长木板末端前应让小车停止运动，防止小车落地和小车与滑轮相撞 (3)选纸带时应选点迹清晰的，且舍去打点密集部分 (4)注意区别计时点和计数点，明确计数点间的时间间隔 (5)作图像时，横、纵坐标轴单位的选取要适当，同时注意连线的原则 考点 教材原型实验 [例1]　(2023·全国甲卷)某同学利用如图(a)所示的实验装置探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。让小车左端和纸带相连，右端用细绳跨过定滑轮和钩码相连。钩码下落，带动小车运动，打点计时器打出纸带。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。 (1)已知打出图(b)中相邻两个计数点的时间间隔均为0.1 s。以打出A点时小车的位置为初始位置，将打出的B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生对应位移所用时间和平均速度分别为Δt和。表中ΔxAD＝________cm，AD＝________cm/s。 位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 (cm/s) 66.0 73.0 AD 87.3 94.6 (2)根据表中数据，得到小车平均速度随时间Δt的变化关系，如图(c)所示。在题图中补全实验点。 (3)从实验结果可知，小车运动的Δt可视为一条直线，此直线用方程＝kΔt＋b表示，其中k＝________cm/s2，b＝________cm/s。(结果均保留3位有效数字) (4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车的速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示) 解析 (1)由题图(b)中纸带的相关数据可知ΔxAD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm，由平均速度的定义可知AD＝＝＝80.0 cm/s。(2)将坐标点(0.3 s，80.0 cm/s)在图中描点，如图所示。(3)将图中的实验点用直线拟合，如图所示，可知斜率k＝＝70.0 cm/s2，截距b＝59.0 cm/s。(4)小车做匀变速直线运动，有x＝v0t＋at2，变形可得＝＝v0＋at，故小车在t＝0时，即打出A点时小车的速度大小vA＝b，小车的加速度大小a满足a＝k，即a＝2k。 答案　(1)24.00　80.00　(2)见解析图 (3)70.0　59.0　(4)b　2k 1．在做“研究匀变速直线运动”的实验时，某同学得到一条用打点计时器打下的纸带如图所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G，7个计数点，每相邻两个计数点间还有4个点没有画出，打点计时器接周期为T0＝0.02 s的交流电源。 他经过测量并计算得到打点计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如表所示： 对应点 B C D E F 速度/(m·s－1) 0.122 0.164 0.205 0.250 0.289 (1)计算vF的公式为vF＝____________(用已知量字母表示)。 (2)根据表中记录的数据，作出vt图像。令B点为计时起点，物体的加速度a＝________m/s2。 (3)如果当时电网中交变电流的频率是f＝51 Hz，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值与实际值相比________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 解析　(1)每相邻两个计数点间还有4个点，故相邻的计数点之间的时间间隔为T＝5T0＝0.1 s，利用匀变速直线运动的推论得vF＝＝。 (2)作出vt图像如图所示，根据图线斜率可解得a＝＝ m/s2≈0.42 m/s2。 (3)如果在某次实验中，交流电的频率为51 Hz＞50 Hz，则实际打点周期变小，由Δx＝aT2得，加速度的测量值与实际值相比偏小。 答案　(1)　(2)见解析图　0.42　(3)