第1章 第4讲 实验1：探究小车速度随时间变化的规律(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2026年高中物理高考一轮总复习

第4讲 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.会正确使用打点计时器。2.会利用打点的纸带求物体的速度和加速度。3.会用图像法探究小车速度与时间的关系，并能根据图像求加速度。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考点1　实验基本技能 考点2　实验的迁移、拓展和创新 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 实验基本技能 赢在微点 物理 大一轮 考点1 赢在微点 物理 大一轮 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 5 1.实验原理。 (1)打点计时器的原理。 0.02 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)用“平均速度法”测瞬时速度。 ①瞬时速度无法直接测量，根据极限思想，用很短时间内的平均速度来测量瞬时速度。 ②利用匀变速直线运动的中间时刻瞬时速度等于平均速度计算，以 下图所示的纸带为例，vn=_______________。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)加速度的测量。 ①逐差法：如果纸带有6段位移，由x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2，则有 a1=、a2=、a3=，取平均值a=____________________。 ②求出所选各计数点的瞬时速度，作出v-t图像，图像的斜率即为物体的 。 加速度 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.实验器材。 电火花计时器或电磁打点计时器(带复写纸)、一端附有滑轮的长木 板、小车、纸带、细绳、槽码、 、导线、交流电源。 3.实验操作。 (1)按原理图安装好实验装置，打点计时器固定在长木板无滑轮的一端。 刻度尺 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)细绳一端拴在小车上，另一端跨过滑轮挂上槽码，纸带穿过打点计时器固定在小车的后面。 (3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放 。 (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。 (5)增减槽码的质量，更换纸带，按以上步骤再做两次实验。 小车 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 4.误差分析。 (1)用刻度尺测量计数点间距离存在偶然误差。 (2)电源频率不稳定、木板的粗糙程度不均匀造成误差。 (3)用作图法处理数据时，作图也存在误差。 5.注意事项。 (1)平行：细绳、纸带要与 平行。 (2)靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放。 长木板 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)两先两后：先接通电源，后释放小车；先关闭电源，后取下纸带 (4)防撞：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。 (5)适当：悬挂的槽码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　某小组利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运 动。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)(多选)实验器材有一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、电火花计时器、导线和墨粉纸盘。除上述器材外，还需要使用的有 (填选项字母)。  A.交流电源 B.直流电源 C.秒表 D.刻度尺 AD 打点计时器使用交流电源，A项正确，B项错误；用打点计时器测量时间，不用秒表测量时间，C项错误；用刻度尺测量计数点之间的距离，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)小组通过实验得到了如图乙所示的一条纸带(每两个相邻计数点间还有4个点没有画出来)，相邻两个计数点间的距离已在图中标出。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 ①根据连续相等的时间间隔内的 基本相等，可认为小车做匀变速直线运动。图乙中纸带 (填“左”或“右”)侧是与小车相连的一端。  ②已知交流电源的频率为50 Hz，则在打下C点时小车的速度大小为 ________m/s(保留3位有效数字)，小车运动的加速度大小为 m/s2 (保留2位有效数字)。  位移差 左 0.844 1.7 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例2】　结合“探究小车速度随时间变化的规律”的实验(装置如图甲)，完成下列问题： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)如图乙，刻度尺的0刻度与“0”点对齐，测量点“4”到“0”的距离为 _______cm；该同学已将1、2、3、4点对应时刻的瞬时速度进行计算填入表中，请你将测量点“5”对应时刻的瞬时速度填入表中(保留3位有效数字)；请你把“5”的数据补充到图丙中，并拟合图线。(已知交流电源的频率为50 Hz)  19.90 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 测量点 1 2 3 4 5 瞬时速度/(m·s-1) 0.501 0.520 0.525 0.540 ________ 0.550 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)根据拟合好的图像求出小车的加速度大小为a= m/s2(保留3位有效数字)。  0.120 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)(多选)关于该实验，下列说法正确的是 (填选项字母)。  A.重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码 B.实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，而且长木板也必须水平放置 C.若实验时电源频率略低于50 Hz，但该同学并不知道，则小车速度测量值将大于实际值 D.如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220 V，则加速度的测量值将小于实际值 AC 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 重复实验时，可以增加悬挂的槽码，也可以在小车里增加钩码，这样可以改变小车的加速度，A项正确；实验时，牵引小车的细绳必须平行于长木板，长木板可以水平放置或倾斜放置均可，只要小车能加速运动即可，B项错误；若实验时电源频率略低于 50 Hz，可知打点周期T=变大，但该同学并不知道，仍按0.02 s计算，则小车速度测量值将大于实际值，C项正确；如果实验用电火花计时器，实验时的电压略低于220 V，可知电源的频率不变，则打点周期不变，则加速度的测量值等于实际值，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 实验的迁移、拓展和创新 赢在微点 物理 大一轮 考点2 赢在微点 物理 大一轮 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 26 高考实验题源于教材，但不拘泥于教材，在实验器材、测量依据的原理、图像处理等方面进行改进或创新，考查实验探究能力、知识迁移能力和创新能力。 (1)实验器材改进：如用频闪照相机、光电门或DIS装置等研究匀变速直线运动。 (2)测量依据原理的改变：如通过测量物体的宽度、物体通过光电门的时间和两光电门间的距离，使用v=测量速度，再用v2-=2ax测量加速度。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)图像处理的创新：如画出平均速度随时间变化的图像进而求初速度和加速度，其原理为由位移公式x=v0t+at2，整理得==v0+at，则纵截距为物体的初速度，斜率k=a，得到加速度a=2k。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例3】　(2023·全国甲卷)某同学利用如图甲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乙所示。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)已知打出图乙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，小车发生对应位移和平均速度分别为Δx和，表中ΔxAD= cm，= cm/s。  24.00 80.0 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)根据表中数据得到小车平均速度随时间Δt的变化关系，如图丙所示。在图中补全实验点。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 根据第(1)问计算结果补全实验点如图(a)所示。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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=kΔt+b表示，其中k= cm/s2，b= cm/s。(均保留3位有效数字)  70.0 59.0 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (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)  b 2k 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 命题特点：试题改变了实验目的,探究“平均速度与时间的关系”，考查平均速度的计算、图像法处理数据等。试题的前三问均考查基本的实验能力,第(4)问用图像求打A点时小车速度和小车的加速度,则要求理解图线的物理意义,即纵截距和斜率的物理意义,强调了对所学物理规律的理解，对推理能力和创新能力提出了更高的要求。 复习建议：解答创新类实验题，不能生搬硬套，应在理解实验原理的基础上弄清实验方案设计、处理实验数据和分析误差来源。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例4】　如图所示是一位学生设计的测定自由落体加速度的实验，在一个敞口容器的底部插入一根细橡皮管，并装上一个夹子，在其下方地面上放一个金属盘子；调节夹子的松紧，以使第1个水滴落入盘中发出响声的瞬间，第2个水滴正好从管口落下。以某次响声为“0”开始计数，待数到“100”时测得经过的时间为40 s，再用米尺量出管口至盘子的高度为78.2 cm。回答下列问题： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)相邻的两滴水从管口落下的时间间隔为T= s。  (2)重力加速度为g= m/s2(保留3位有效数字)。  0.4 9.78 相邻的两滴水从管口落下的时间间隔为T= s=0.4 s。 解析 由自由落体运动的规律可得h=gT2，结合h=78.2 cm，解得g≈ 9.78 m/s2。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)重力加速度的测量结果比当地的重力加速度略 (填“大”或 “小”)，原因是空气对水滴有 的作用。  小 阻力 重力加速度的测量结果比当地的重力加速度略小，原因是空气对水滴有阻力的作用。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 滴水法测量重力加速度 用滴水法测量重力加速度，注意两水滴之间的时间间隔与一个水滴自由落体运动的时间相等。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——微练4 本部分内容讲解结束 ①根据连续相等的时间间隔内的位移差基本相等，可认为小车做匀变速直线运动。因为小车做加速运动，计数点之间的距离越来越大，所以题图乙中纸带左侧是与小车相连的一端。 ②相邻计数点时间间隔T=0.02×5 s=0.1 s，在打下C点时小车的速度大小为vC= m/s=0.844 m/s。小车运动的加速度大小为a= m/s2≈1.7 m/s2。 由题图乙可知，刻度尺的0刻度与“0”点对齐，测量点“4”到“0”的距离为19.90 cm。由匀变速直线运动在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度可得，测量点“5”对应时刻的瞬时速度为v5==×10-2 m/s=0.550 m/s。在图丙中补点并拟合图线，如图所示。 由图像可得a== m/s2=0.120 m/s2。 根据纸带的数据得ΔxAD=xAB+xBC+xCD=6.60 cm+8.00 cm+9.40 cm= 24.00 cm，平均速度== cm/s=80.0 cm/s。 画出图像如图(b)所示，直线方程 为=kΔt+b，结合图像得 k= cm/s2=70.0 cm/s2， b=59.0 cm/s。 小车做匀加速直线运动，由位移公式x=v0t+at2，整理得=v0+ at，即=vA+at，故vA=b，a=2k。 $$