第一章 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度-【高考DNA解码】2026年高考物理一轮总复习教师用书配套课件（广东专用）

第一章　运动的描述　匀变速直线运动 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 实验储备·一览清 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 2 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 实验类型·全突破 类型1　教材原型实验 [典例1]　(2025·广东潮州模拟)小明同学用如图甲所示的装置测量做直线运动物体的瞬时速度和加速度，请你帮助小明完成实验。 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 5 (1)除了图甲中标出的器材外，还需要________。(请填选项前的字母序号)。 A．弹簧测力计 B．刻度尺 C．天平 D．秒表 B 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (2)实验中，必要的措施是________(请填选项前的字母序号，多选)。 A．重物的质量远远小于小车的质量 B．先接通电源，待打点稳定后再释放小车 C．小车与滑轮间的细线要尽可能与木板平行 D．长木板的一端垫高，直到小车不挂重物时能够匀速下滑 BC 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (3)实验中得到一条点迹清晰的纸带，打出的部分计数点如图乙所示，每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出。小车的加速度大小a＝________(要求充分利用测量的数据，结果保留2位有效数字)。 0.80 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)研究小车的匀变速直线运动，需要测量小车的位移及时间，打点计时器可以记录时间，则只需要测量位移，所以需要刻度尺，故B正确，A、C、D错误。 (2)本实验只需小车做匀加速直线运动，不需要平衡摩擦力，也不需要细线的拉力等于重物的重力，所以A、D错误；使用打点计时器，应先接通电源，待打点稳定后再释放小车，所以B正确；小车与滑轮间的细线要尽可能与木板平行，才能保证小车做匀变速运动，所以C正确。 (3)小车的加速度大小为 a＝ ＝ m/s2 ＝0.80 m/s2。 [典例2]　用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1 s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示： t/s 0 1 2 3 4 5 6 x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 回答下列问题： (1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：_________________________________。 (2)当x＝507 m时，该飞行器速度的大小v＝________m/s。 (3)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝__________m/s2(保留2位有效数字)。 相邻相等时间间隔位移差大小接近 547 79 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)将表格中数据转化如图所示，则x1＝507 m，x2＝587 m，x3＝665 m，x4＝746 m，x5＝824 m，x6＝904 m，可得x2－x1＝80 m，x3－x2＝78 m，x4－x3＝81 m，x5－x4＝78 m，x6－x5＝80 m，相邻相等时间间隔位移差大小接近，可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动。 (2)x＝507 m时该飞行器的速度即t＝1 s时的瞬时速度，利用匀变速直线运动的特点可知时间中点的瞬时速度等于这段时间内的平均速度，故v＝＝ m/s＝547 m/s。 (3)由逐差法得a＝＝ m/s2≈ 79 m/s2。 [典例3]　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 ACD 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 15 (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________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为________m/s(结果保留3位有效数字)。 2.75 1.48 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B错误；为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确；先接通电源再释放小车，选项D正确。故选ACD。 (2)计数点1的读数为2.75 cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打点周期T＝0.02 s，则打计数点2时小车的速度大小为v2＝＝ m/s≈1.48 m/s。 类型2　拓展创新实验 考向1　实验器材创新 [典例4]　(2024·广东广州二模)某同学采用如图(a)所示的装置测量瞬时速度。将气垫导轨一端垫高，在低端装上光电门，带遮光条的滑块从高端由静止释放，宽度为d的遮光条通过光电门的遮光时间为t，当d足够小时，可用平均速度＝表示遮光条经过光电门的瞬时速度。 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 请完成下列实验内容： (1)某次实验，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图(b)所示，则d＝________cm； (2)改变并测量遮光条的宽度，重复实验，每次释放滑块时，保证遮光条的前端对应同一位置，记录遮光时间t，求出对应的平均速度，根据得到的实验数据(，t)，在图(c)的坐标系中描点； 0.56 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (3)根据所描的点，在图(c)中作出随t变化的图线； (4)根据-t图线，可求得遮光条宽度d趋于0时，经过光电门的瞬时速度v ＝_________________________m/s(结果保留3位小数)。 见解析图 2.244(2.240～2.248均可) 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)根据游标卡尺的读数方法，可得d＝5 mm＋6×0.1 mm＝0.56 cm。 (3)如图所示。 (4)根据-t图线纵轴截距的物理意 义，可得遮光条宽度d趋于0时， 经过光电门的瞬时速度v＝2.244 m/s (2.240～2.248均可)。 创新点解读　创新点在于利用气垫导轨和光电门替代打点计时器，通过改变遮光条宽度，多次测出同一位置的速度，再画-t图，通过延伸，找到d→0时的瞬时速度。 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 考向2　实验设计创新 [典例5]　用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图1所示。 (1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中 最适合用作实验中下落物体的是________； 小钢球 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (2)下列主要操作步骤的正确顺序是_________(填写各步骤前的序号)； ①把刻度尺竖直固定在墙上 ②捏住小球，从刻度尺旁静止释放 ③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置 ④打开手机摄像功能，开始摄像 ①③④② 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为__________________ m/s2(结果保留2位有效数字)； 9.6(9.5～9.7均可) 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，________(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。 仍能 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)根据题中提供的小球和测量要求可得出要使用小钢球进行实验，与乒乓球、小塑料球相比，小钢球受到的空气阻力可忽略，可认为是做自由落体运动，可以减小实验误差。 (2)根据实验要求，可以得出先固定刻度尺，然后固定手机调好手机镜头位置，打开手机摄像功能进行摄像，最后捏住小球，使小球由静止下落，即步骤为①③④②。 (3)题图2左侧图片中小球上边缘的读数为2.00 cm，中间图片中小球上边缘的读数为26.00 cm，右侧图片中小球上边缘的读数为76.70 cm，由逐差法可得当地的重力加速度大小为g＝。 (4)由于释放小球时手稍有晃动，小球偏离竖直方向，则小球做平抛运动，但在竖直方向仍做自由落体运动，故仍能用(3)问中的方法测量重力加速度。 创新点解读　用手机拍摄物体自由下落的视频，再从视频中间隔相等的时间截取分帧图片替代打点计时器和纸带；利用分帧图片上物体位置的变化替代研究纸带运动求解加速度。 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 考向3　实验情境创新 [典例6]　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。 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (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点时小车位置为初始位置，将打出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，＝________ cm/s。 位移区间 AB AC AD AE AF Δx/cm 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 /(cm·s-1) 66.0 73.0 87.3 94.6 24.00 80.0 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (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。 在图(c)中补全实验点。 见解析图　 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (3)从实验结果可知，小车运动的-Δt图线可视为一条直线，此直线用方程＝k·Δt＋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点时小车速度大小vA＝__________，小车的加速度大小a＝________(结果用字母k、b表示)。 70.0(69.5～70.5均可) 59.0(57～61均可) b 2k 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)由纸带数值得出ΔxAD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm；＝＝80.0 cm/s。 (2)如图甲所示。 (3)在-t图像中，将实验点用直线连接，如图乙所示，由图像可求得直线斜率k＝，b＝59.0 cm/s。 (4)由于小车做匀加速直线运动，以A点为运动 起点，其位移方程为Δx＝vAΔt＋a(Δt)2，则平 均速度＝＝vA＋ aΔt。故斜率k＝ a，b＝ vA，所以a＝2k，vA＝b。 创新点解读　本实验通过画-t图像，考查匀变速直线运动规律，且考查考生利用数学工具解决物理问题的能力。 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 实验针对训练(一)　测量做直线运动物体的瞬时速度 1．某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮 光带、透光带通过光电传感器的时间 间隔Δt。 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要__________(选填“天平”或“刻度尺”)。 (2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示： 编号 1遮光带 2遮光带 3遮光带 … Δt/(×10-3s) 73.04 38.67 30.00 … 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝________m/s(结果保留2位有效数字)； 刻度尺 1.5 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝________________(用d、Δt1、Δt2表示)； (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：____________________________。 光栅板受到空气阻力的作用 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)该实验测量重力加速度，不需要天平测质量，需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度，故需要刻度尺。 (2)根据平均速度的计算公式可知 v3＝＝ m/s＝1.5 m/s。 (3)根据匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的瞬时速度，有 v1＝，v2＝，v2＝v1＋g 可得g＝。 (4)光栅板下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。 2．(2024·广东广州二模)“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉，缓解肌肉酸痛的装备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率，如图(a)所示将带限位孔的塑料底板固定在墙面上，“枪头”放在限位孔上方，靠近并正对纸带。启动筋膜枪，松开纸带，让纸带在重锤带动下穿过限位孔，“枪头”在纸带上打下一系列点迹。更换纸带，重复操作，得到多条纸带，选取点迹清晰的纸带并舍去密集点迹，完成下列实验内容： 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (1)该同学发现点迹有拖尾现象，他在测量各点间距时，以拖尾点迹左侧边沿为测量点，如图(b)所示。①纸带的________(选填“左”或“右”)端连接重锤；②取重力加速度为9.8 m/s2，可算得“枪头”的冲击频率为________Hz，A点对应的速度为_________m/s (计算结果均保留2位有效数字)。 左 40 1.5 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (2)该次实验产生误差的原因有： A．纸带与限位孔间有摩擦力 B．测量各点间的距离不精确 C．“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动 其中最主要的原因是________(选填“A”“B”或“C”)，该原因导致冲击频率的测量值________实际值(选填“大于”或“小于”)。 C 大于 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(1)重锤做自由落体运动，速度越来越大，纸带上点迹间的距离越来越大，故纸带的左端连接重锤；由匀变速直线运动的推论逐差法g＝，整理得f＝＝40 Hz；A点的速度为vA＝＝×40 m/s≈1.5 m/s。 (2)该次实验产生误差最主要的原因是“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动，故选C；“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动，使得重物下落的加速度小于自由落体加速度，故计算频率时，代入的加速度过大，导致测量结果偏大，故测量值大于实际值。 3．(2022·广东卷)某实验小组为测量小球从某一高度释放，与某种橡胶材料碰撞导致的机械能损失，设计了如图(a)所示的装置，实验过程如下： 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (1)让小球从某一高度由静止释放，与水平放置的橡胶材料碰撞后竖直反弹。调节光电门位置，使小球从光电门正上方释放后，在下落和反弹过程中均可通过光电门。 (2)用螺旋测微器测量小球的直径，示数如图(b)所示，小球直径d＝________________________mm。 7.885(7.884～7.886均可)　 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (3)测量时，应________(选填“A”或“B”，其中A为“先释放小球，后接通数字计时器”，B为“先接通数字计时器，后释放小球”)。记录小球第一次和第二次通过光电门的遮光时间t1和t2。 (4)计算小球通过光电门的速度，已知小球的质量为m，可得小球与 橡胶材料碰撞导致的机械能损失ΔE＝____________________ (用字母m、d、t1和t2表示)。 (5)若适当调高光电门的高度，将会________(选填“增大”或“减小”)因空气阻力引起的测量误差。 B m－m 增大 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 [解析]　(2)依题意，小球的直径为d＝7.5 mm＋38.5×0.01 mm＝7.885 mm。 (3)在测量时，因小球下落时间很短，如果先释放小球，有可能会出现时间记录不完整，所以应先接通数字计时器，再释放小球，故选B。 (4)依题意，小球向下、向上先后通过光电门时的速度分别为v1、v2，则有v1＝，v2＝，则小球与橡胶材料碰撞过程中机械能的损失量为ΔE＝＝m－m。 (5)若调高光电门的高度，较调整之前小球会经历较大的空中距离，所以将会增大因空气阻力引起的测量误差。 4．在做“探究匀变速直线运动”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，图中没有画出，打点计时器接周期为T＝0.02 s的交流电源。 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 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 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (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v-t图像，令B点为计时起点，并求物体的加速度a＝________ m/s2。(结果保留2位有效数字) 见解析图 0.42 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (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＝5T＝0.1 s，利用匀变速直线运动的推论得vF＝＝。 偏小 实验储备 实验类型 实验针对训练 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度 (2)作出v-t图像如图所示 根据图线斜率表示加速度可得 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。 谢 谢 ！ $$