04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（云南专版）

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❶　探究小车速度随时间变化的规律 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。 二、关键操作 1．安装：不需要平衡摩擦力；不要求悬挂槽码的质量远小于小车的质量。 2．先后：先接通电源，然后放开小车。 必备知识 自主落实 三、测量距离 如图所示，要舍掉开始时的密集点。 一次性测出01、02、03、04…间的距离x1、x2、x3、x4…，可以减小长度的测量误差。 必备知识 自主落实 考点一 教材原型实验(物理观念、科学探究) 角度 实验操作与注意事项 【典例1】 (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。 关键能力 强化提升 (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 关键能力 强化提升 (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)。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 角度 数据处理及误差分析 1.匀变速直线运动的判断 若物体在连续相等时间T内的位移之差Δx为一恒量，即Δx＝aT2，则物体做匀变速直线运动。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 【典例2】 (2022·北京卷)某同学利用自由落体运动测量重力加速度，实验装置如图甲所示，打点计时器接在频率为50.0 Hz的交流电源上。使重锤自由下落，打点计时器在随重锤下落的纸带上打下一系列点迹。挑出点迹清晰的一条纸带，依次标出计数点1、2…8，相邻计数点之间还有1个计时点。分别测出相邻计数点之间的距离x1、x2…x7，并求出打点2、3…7时对应的重锤的速度。在坐标纸上建立v－t坐标系，根据重锤下落的速度作出v－t图线并求重力加速度。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 (1)图乙为纸带的一部分，打点3时，重锤下落的速度v3＝________m/s(保留3位有效数字)。 关键能力 强化提升 (2)除点3外，其余各点速度对应的坐标点已在图丙坐标系中标出，请在图中标出速度v3对应的坐标点，并作出v－t图线。 关键能力 强化提升 (3)根据图丙，实验测得的重力加速度g＝________m/s2(保留3位有效数字)。 (4)某同学在家注意到某水龙头距地面较高，而且发现通过调节水龙头阀门可实现水滴逐滴下落，并能控制相邻水滴开始下落的时间间隔，还能听到水滴落地时发出的清脆声音。于是他计划利用手机的秒表计时功能和刻度尺测量重力加速度。为准确测量，请写出需要测量的物理量及对应的测量方法。 关键能力 强化提升 答案：(1)1.15　(2)见解析图　(3)9.79　(4)见解析 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 (2)作出图像如图所示。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 【典例3】 某同学用如图甲所示的装置测量重力加速度。 关键能力 强化提升 实验器材：有机玻璃条(白色是透光部分，黑色是宽度均为d＝1.00 cm的挡光片)，铁架台，数字计时器(含光电门)，刻度尺。 主要实验过程如下： (1)将光电门安装在铁架台上，下方放置承接玻璃条下落的缓冲物； (2)用刻度尺测量两挡光片间的距离，刻度尺的示数如图乙所示，读出两挡光片间的距离L＝________cm； 关键能力 强化提升 (3)手提玻璃条上端使它静止在________方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过； (4)让玻璃条自由下落，测得两次挡光的时间分别为t1＝10.003 ms和t2＝5.000 ms； (5)根据以上测量的数据计算出重力加速度g＝________m/s2(保留3位有效数字)。 答案：(2)15.40　(3)竖直　(5)9.74 关键能力 强化提升 解析：(2)两挡光片间的距离L＝15.40 cm－0＝15.40 cm。 (3)手提玻璃条上端使它静止在竖直方向上，让光电门的光束从玻璃条下端的透光部分通过。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 角度 实验思路、数据处理上的创新 关键能力 强化提升 【典例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。 关键能力 强化提升 (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下表所示。 关键能力 强化提升 由上述实验数据可得，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)。 (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)。 关键能力 强化提升 (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，可能的原因：________________________________________________________________________________________________________________________________________________(写出一个即可)。 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 关键能力 强化提升 1．某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图甲所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图乙记录了桌面上连续6个小水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴) (1)由图乙可知，小车在桌面上是__________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。 (2)该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速直线运动。小车运动到图乙中A点位置时的速度大小为______m/s，加速度大小为______m/s2。(均保留2位有效数字) 答案：(1)从右向左　(2)0.19　0.037 (3)在实验器材不变的情况下，能够减小实验测量误差的方法有：________________________________________________________________________________________________(写出一种即可)。 请完成：课时跟踪练 5 温馨提示 谢谢观看！ 答案：(1)ACD　(2)2.75　1.48 解析：(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，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，B错误；为了充分利用纸带，小车应靠近打点计时器由静止释放，C正确；先接通电源再释放小车，D正确。 (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。 2．利用纸带计算某点的速度 第n点的瞬时速度：vn＝。 3．利用纸带求加速度 (1)逐差法：先求出a1＝，a2＝，a3＝，然后取平均值，即a＝＝。 注意：T为相邻计数点的时间间隔。 (2)图像法：v－t图像的斜率表示加速度。 注意：描点连线要仔细，不能连成折线，应作一条直线，让各点尽量在这条直线上，不在直线上的各点应均匀分布在直线的两侧。 解析：(1)打点计时器接在频率为50.0 Hz的交流电源上，相邻计数点之间还有1个计时点，则相邻两个计数点之间的时间为t＝2×0.02 s＝0.04 s；纸带做自由落体运动，打点3时的瞬时速度等于点2到点4之间的平均速度，则v3＝＝ m/s≈1.15 m/s。 (3)根据v＝gt可知g＝，根据v－t图像可知其斜率为重力加速度，则有g＝ m/s2≈9.79 m/s2。 (4)需要测量的物理量：水滴下落的高度h和下落的时间t。测量h的方法：用刻度尺测量水龙头出水口到地面的高度，多次测量取平均值。测量t的方法：调节水龙头阀门，使一滴水开始下落的同时，恰好听到前一滴水落地时发出的清脆声音；用手机测量n滴水下落的总时间tn，则t＝。 考点二 实验的拓展与创新(科学探究、科学思维) 角度 实验过程、实验器材上的创新 1.斜面、自由下落水平运动。 2．光电门、频闪照片、位移传感器打点计时器。 (5)玻璃条下部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为 v1＝＝ m/s≈1 m/s 玻璃条上部挡光条通过光电门时玻璃条的速度为 v2＝＝ m/s＝2 m/s 根据速度位移公式有v－v＝2gL 代入数据解得加速度g＝≈9.74 m/s2。 编号 1遮光带 2遮光带 3遮光带 … Δt/(10-3 s) 73.04 38.67 30.00 … 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平均速度等于中间时刻的速度，有v1＝，v2＝，又有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。 解析：(1)由于用手轻推一下小车，所以小车做减速运动，根据桌面上连续6个水滴的位置，可知小车从右向左做减速运动。 (2)已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴，那么相邻两水滴之间的时间间隔为T＝ s＝ s；根据匀变速直线运动中中间时刻的速度等于该过程中的平均速度，有 vA＝×10-3 m/s≈0.19 m/s；根据匀变速直线运动的推论公式Δx＝aT2可以求出加速度的大小， 得a＝×10-3 m/s2≈－0.037 m/s2，负号表示加速度的方向与小车的运动方向相反。 2．某同学用手机和带刻度的玻璃筒等器材研究金属小球在水中竖直下落的速度变化情况。他用手机拍摄功能记录小球在水中静止释放后位置随时间的变化，每 s拍摄一张照片。 (1)取某张照片中小球的位置为0号位置，然后依次每隔3张照片标记一次小球的位置，则相邻标记位置之间的时间间隔是________s。 (2)测得小球位置x随时间t变化曲线如图所示，由图可知，小球在0.15～0.35 s时间段平均速度的大小________(填“大于”“等于”或“小于”)在0.45～0.65 s时间段内平均速度的大小。 答案：(1)　(2)小于　(3)多次测量取平均值 解析：(1)相邻标记位置之间的时间间隔是T＝4× s＝ s。 (2)小球在0.15～0.35 s时间内(Δt＝0.35 s－0.15 s＝0.20 s)位移 Δx1＝240 mm－40 mm＝200 mm＝0.200 m，平均速度大小为 v1＝＝1.0 m/s。 小球在0.45～0.65 s时间内(Δt＝0.65 s－0.45 s＝0.20 s)，位移Δx2＝750 mm－400 mm＝350 mm＝0.350 m，平均速度大小为 v2＝＝1.75 m/s。 由此可知小球在0.15～0.35 s时间内平均速度的大小小于小球在0.45～0.65 s时间内的平均速度的大小。 (3)在实验器材不变的情况下，能够减小实验测量误差的方法有：多次测量取平均值。 $$