第一章 实验1　探究小车速度随时间变化的规律-【优化指导】2026年物理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版）

高考总复习 物理 第一章　运动的描述　匀变速直线运动的研究 实验1　探究小车速度随 时间变化的规律 第一章　运动的描述　 匀变速直线运动的研究 一、实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有定滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。 夯实必备知识 二、实验操作 夯实必备知识 1.安装：固定好实验器材，并连接好电路。 2．先后：把小车停靠在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车；小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。 3．更换：改变槽码质量(或改变小车质量)，更换纸带，再做两次。 夯实必备知识 三、测量距离 如图所示，要舍掉开始的密集点。 一次性测出0、1，0、2，0、3，0、4，…间的距离L1，L2，L3，…，可以减小长度的测量误差。 夯实必备知识 四、实验技能储备 1．有效数字：带有1位不可靠数字的近似数字叫作有效数字，而这位数字往往是产生于测量时的估读。 (1)有效数字位数是从数字左边第1位不为零的数字算起的，例如0.92 s、0.085 kg、0.006 3 m都是2位有效数字。 (2)有效数字的位数与小数点的位置无关，与物理量的单位无关。例如，13.3 mm写成1.33 cm或0.013 3 m都是3位有效数字。 夯实必备知识 (3)科学计数法中的乘方不算有效数字，例如，1.00×102 m、3.84× 105 km都是3位有效数字。 (4)有效数字最末1位的数字“0”是有意义的，不能随意舍去。例如，图中点B的中心恰好与19 mm的刻度线正对，正确的记录是xB＝ 19.0 mm，“1”“9”都是可靠的，“0”是不可靠的，不能写成19 mm。 夯实必备知识 2．误差：测量值跟被测物理量的真实值之间的差异叫误差。 (1)偶然误差和系统误差 项目 系统误差 偶然误差 概念及来源 由仪器不精密、实验方法不完善造成的 由各种偶然因素造成的 特点 多次实验时，误差总是偏大或总是偏小 多次实验时，偏大和偏小的机会均等 减小方法 校准仪器，改进实验方法和设计原理 多次测量求平均值 夯实必备知识 夯实必备知识 命题点一　教材原型实验 角度1　实验操作与注意事项 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行。 (2)靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放。 (3)两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带。 (4)适当：悬挂的槽码要适当，避免纸带上打出的点太少或过于密集。小车的加速度宜适当大些，以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。 提升关键能力 [例1] (2025·黑龙江哈尔滨模拟)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： (1)如图所示，甲、乙是两种打点计时器的图片，其中甲是_______计时器。乙打点计时器使用的电源为____________(填“低压交流”或“低压直流”)电源。 提升关键能力 (2)某同学按照以下步骤进行操作： A．将打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，接上低压交流电源； B．把小车停在靠近打点计时器的地方，先释放小车，再接通电源； C．断开电源，取下纸带； D．把一条细绳拴在小车前端，绳跨过滑轮挂上槽码，把纸带固定在小车后端并让纸带穿过打点计时器。 E．换上纸带重复做两次，选择一条较为理想的纸带； 提升关键能力 以上步骤有错误的是________(填步骤前的字母)，应更正为______；步骤合理的顺序是A、__________、__________、__________、E(填步骤前的字母)。 提升关键能力 (3)某次实验过程中，小车拖动纸带运动，用打点计时器打出一条纸带，如图丙所示，从某一清晰点开始，描出O、A、B、C、D五个计数点(相邻两个计数点间有四个点未画出)，用刻度尺量出各点与O点间距离，已知纸带的右端与小车相连接，所用电源的频率为50 Hz，则判断小车做________ (填“加速”或“减速”)直线运动，打下B点时小车运动的速度大小为______m/s，小车的加速度大小为______m/s2(均保留2位有效数字)。 提升关键能力 答案：(1)电火花　低压交流　(2)B　先接通电源，再释放小车　D　B　C　(3)减速　0.62　1.8 提升关键能力 解析：(1)甲是电火花计时器；乙是电磁打点计时器，使用的电源为低压交流电源。 (2)步骤B有错误，应该先接通电源，再释放小车。步骤合理顺序是A、D、B、C、E。 提升关键能力 提升关键能力 角度2　数据处理及误差分析 1．打点计时器的原理 (1)电磁打点计时器使用8 V左右低压交流电源，电火花计时器使用220 V交流电源。 (2)一般情况交流电的频率为50 Hz，打点计时器每隔0.02 s打一次点，一般每5个计时点(或每隔4个计时点)取1个计数点，则相邻两计数点间的时间间隔为Δt＝0.02×5 s＝0.1 s。 提升关键能力 提升关键能力 提升关键能力 (2)图像法：v-t图像的斜率表示加速度。 描点连线要仔细，不能连成折线，应作一条直线，让点尽量多地落到这条直线上，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧，离线较远的点应舍弃。 提升关键能力 [例2] (2025·湖南益阳测试)实验小组的同学们利用电磁打点计时器做“测定匀变速直线运动的加速度”的实验。装置如图甲所示，在调整好仪器后，正确操作得到一条点迹清晰的纸带如图乙所示。 提升关键能力 (1)某同学进行如下数据处理：在纸带上连续选取六个计时点A、B、C、D、E、F，并测得A、C两点间的距离为x1，B、D两点间的距离为x2，已知打点计时器所用的交流电源的频率为f，则打点计时器在纸带上打下B点时小车运动的瞬时速度大小vB＝________；小车运动的加速度a＝________。 提升关键能力 (2)如图丙、丁所示是两位同学用同一组实验数据，分别作出的小车运动v-t图像，你认为作图正确的是__________。 提升关键能力 (3)若打点计时器实际工作频率偏大，则计算出vB的结果与真实值相比________(填“相等”“偏大”或“偏小”)。 (4)若打点计时器额定电压为220 V，而实际使用的电源电压为225 V，这对加速度的测量________(填“有影响”或“没有影响”)。 提升关键能力 提升关键能力 提升关键能力 命题点二　实验的拓展与创新 1．计时方法的改进：用频闪照相法、滴水法或用光电计时器代替打点计时器记录时间。 提升关键能力 2.速度测量方法的改进 提升关键能力 3．获得加速度方法的改进 靠重物的拉力获得加速度―→长木板倾斜靠重力获得加速度，如图所示。 提升关键能力 角度1　情境设置、数据获取的创新 [例3] (2022·全国乙卷)用雷达探测一个高速飞行器的位置。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 提升关键能力 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)。 答案：(1)连续相邻1 s内的位移之差均接近Δx＝80 m　(2)547　(3)79 提升关键能力 解析：(1)第1 s内的位移x1＝507 m，第2 s内的位移x2＝1 094 m－507 m＝587 m，第3 s内的位移x3＝1 759 m－1 094 m＝665 m，第4 s内的位移x4＝2 505 m－1 759 m＝746 m，第5 s内的位移x5＝3 329 m－ 2 505 m＝824 m，第6 s内的位移x6＝4 233 m－3 329 m＝904 m，则连续相邻1 s内的位移之差均接近Δx＝80 m，可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动。 提升关键能力 提升关键能力 角度2　数据处理、原理思路的创新 [例4] (2022·辽宁卷)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。 提升关键能力 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要________(填“天平”或“刻度尺”)。 (2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.5 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/(×10－3 s) 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(保留2位有效数字)。 提升关键能力 (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：__________________________________________________ ____________________________________________________________。 提升关键能力 提升关键能力 提升关键能力 (1)数据处理方法的创新 　　 提升关键能力 (2)实验原理、实验思路的创新 提升关键能力 提升关键能力 1．(实验操作和数据处理)(2023·浙江1月选考)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图甲所示。 精练高考真题 (1)(多选)需要的实验操作有________。 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 精练高考真题 (2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图乙所示。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(保留3位有效数字)。 答案：(1)ACD　(2)2.75(2.70～2.80均可)　1.48(1.45～1.50均可) 精练高考真题 解析：(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，以保证小车所受合外力恒定，A正确；该实验只要使得小车做匀加速运动即可，不需要倾斜轨道以补偿阻力，B错误；为了充分利用纸带，小车应靠近打点计时器静止释放，C正确；先接通电源再释放小车，D正确。 精练高考真题 2．(情境设置、探究目的上的创新)(2022·江苏卷)小明利用手机测量当地的重力加速度，实验场景如图甲所示，他将一根木条平放在楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其转开后，小球下落撞击地面。手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球落地的撞击声停止计时，记录下击打声与撞击声的时间间隔t。多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t。 精练高考真题 精练高考真题 (1)现有以下材质的小球，实验中应当选用________。 A．钢球　　　B．乒乓球　　　C．橡胶球 (2)用分度值为1 mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如图乙所示，则h＝______cm。 精练高考真题 (3)作出2ht2图线，如图丙所示，则可得到重力加速度g＝_____m/s2。 精练高考真题 (4)在图甲中，将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量，若将手机放在地面A点，设声速为v，考虑击打声的传播时间，则小球下落时间可表示为t′＝________(用h、t和v表示)。 (5)有同学认为，小明在实验中未考虑木条厚度，用图像法计算的重力加速度g必然有偏差。请判断该观点是否正确，简要说明理由_____ ____________________________________________________________。 精练高考真题 精练高考真题 精练高考真题 请完成：课后跟踪训练（6） 温馨提示 谢谢观看！ 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 (2)绝对误差和相对误差 ①绝对误差：测量值与真实值之差。 ②相对误差：绝对误差与真实值之比，即相对误差＝。相对误差是一个比值，没有单位，通常用百分数表示。 (3)由纸带上的数据可知，从左向右相邻两计数点间的距离越来越大，纸带的右端与小车相连接，则说明小车做减速直线运动；打下B点时小车运动的速度大小为vB＝＝×10－2 m/s＝0.62 m/s；小车的加速度大小为a＝＝×10－2 m/s2＝1.8 m/s2。 2．计算速度 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度，如图1的纸带中，第n点的瞬时速度为vn＝。 3．求加速度 (1)逐差法：如图1所示的纸带中，根据x4－x1＝x5－x2＝x6－x3＝3aT2，求出平均值a＝＝。 答案：(1)x1f　(x2－x1)f2　(2)丙　(3)偏小　(4)没有影响 解析：(1) 由匀变速直线运动规律可知，某段时间内中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度，有vB＝，又f＝，联立解得vB＝ x1f；由x2－x1＝2aT2，解得a＝(x2－x1)f2。 (2)作图时应使尽可能多的点落在一条平滑的线上，使不能落在线上的点均匀分布在线的两侧，离线较远的点舍弃，故选丙。 (3)若打点计时器实际工作频率偏大，由T＝可知相邻计数点间的时间间隔T的真实值变小了，但做实验的同学并不知道，仍将比真实值大的时间间隔T代入vB＝来计算vB，所以计算出vB的结果比真实值偏小。 (4)电压的变化不改变电流的频率，也就不影响加速度的测量结果。 频闪照相法 滴水法 (2)由匀变速直线运动规律可知，当x＝507 m时，即t＝1 s时，该飞行器的速度等于0～2 s内的平均速度，则v＝ m/s＝547 m/s。 (3)这段时间内该飞行器的加速度大小 a＝＝ m/s2≈79 m/s2。 答案：(1)刻度尺　(2)1.5　(3) (4)光栅板受到空气阻力的作用 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v＝＝＝1.5 m/s。 (3)根据匀变速直线运动中某段时间内的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作用，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。 ①手机记录接收到钢尺的击打声和小球落地的撞击声的时间间隔； ②根据h＝gt2分析重力加速度的函数表达式 ①挡光片经过光电门的平均速度作为滑块速度； ②平均速度的大小与挡光片的长度有关 (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。 答案：(1)A　(2)61.20(61.19～61.21均可) (3)9.55(9.50～9.60均可)　(4)t＋　(5)不正确，理由见解析 解析：(1)为了减小空气阻力等误差影响，应该选用质量大、体积小(材质密度较大)的小钢球，A正确。 (2)刻度尺的分度值为1 mm，估读到分度值的下一位，由题图乙可知h＝61.20 cm。 (3)根据h＝gt2可知＝g，故在2ht2图像中斜率表示重力加速度，根据图线有 g＝ m/s2≈9.55 m/s2。 (4)下落过程中声音传播的时间为t1＝，则小球下落的时间为t′＝t＋t1＝t＋。 (5)设木条厚度为H，则台阶距离地面的高度为h1时小球下落的时间为t1，高度为h2时小球下落的时间为t2；则根据前面的分析有g＝＝，可知g与H无关。 $$