第1章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律-【优化探究】2026高考物理一轮复习高考总复习配套课件（人教版 多选）

该高中物理高考复习课件聚焦“探究小车速度随时间变化的规律”实验专题，覆盖打点计时器使用、匀变速直线运动判断、速度与加速度计算等高考核心考点，对接高考评价体系，分析实验操作、数据处理（逐差法、图像法）、误差分析等常考题型，结合2023全国甲卷、2022辽宁卷等真题实例，体现备考针对性。 课件亮点在于“实验技能梳理+真题深度剖析+创新拓展应用”，通过科学探究素养强化实验操作规范（如“两先两后”原则），运用科学思维素养指导数据处理（如逐差法求加速度、v-t图像斜率分析），助力学生掌握解题技巧，教师可据此系统开展复习，提升备考效率。

实验一　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 [学习目标]　1.会正确使用打点计时器,学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。2.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 课时作业 巩固提高训练 实验技能 梳理必备知识 实验要点 强化关键能力 内容索引 实验技能 梳理必备知识 一 4 基本实验要求 1.实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端带有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、电源、复写纸。 注:了解两种计时器 (1)电磁打点计时器(如图) (2)电火花计时器(如图) (3)工作条件: 2.实验原理(如图所示) 3.实验步骤 (1)按照图示实验装置,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源。 (2)把一细绳系在小车上,细绳绕过滑轮,下端挂合适的槽码,纸带穿过打点计时器,固定在小车后面。 (3)把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,后放开小车。 (4)小车运动一段时间后,断开电源,取下纸带。 (5)换纸带重复实验三次,选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 4.注意事项 (1)平行:纸带、细绳要和长木板平行。 (2)两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源,后取下纸带。 (3)防止碰撞: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。 (4)减小误差:小车的加速度宜适当大些,可以减小长度测量的相对误差,计算加速度大小时以能在约50 cm 的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。 (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 1.匀变速直线运动的判断 (1)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。 (2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度,作出物体运动的v-t图像,若图像是一条倾斜的直线,则物体做匀变速直线运动。 基本实验方法 2.由纸带计算某点的瞬时速度 根据匀变速直线运动中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来计算,即vn=。 3.利用纸带求物体加速度的方法 (1)逐差法:根据x4-x1=3a1T2,x5-x2=3a2T2,x6-x3=3a3T2(T为相邻计数点之间的时间间隔),求出a1=,a2=,a3=,然后取平均值,即a==,a即为物体的加速度。 特别提醒:在数据处理时可以对纸带重新分段,把6段距离分为“前三”和“后三”,“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差,时间间隔为3T。 (2)图像法:①利用vn=求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图像,用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。 ②剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。 二 实验要点 强化关键能力 14 角度1　实验原理与操作 [典例1]　用如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”。 命题点一　教材原型实验 (1)图中所示是　　　　(选填“A”或“B”)。  A.电磁打点计时器 B.电火花计时器 A [解析]　图中所示是电磁打点计时器,故选A。 (2)下列实验要求或操作,正确的是　　　　。  A.必须使用交流电源 B.钩码质量必须远小于小车质量 C.必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D.小车应靠近打点计时器释放 E.先接通电源,再释放小车 ADE [解析]　根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源,故A正确;在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力,也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力,所以不需要钩码质量远小于小车质量,故B、C错误;为了能多打出一些点便于数据处理,小车释放前应靠近打点计时器,故D正确;实验中应先接通电源,再释放小车,故E正确。 (3)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。   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。乙图中纸带　　　　(选填“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(保留三位有效数字),小车运动的加速度大小为　　　m/s2(保留两位有效数字)。  位移差　 左 0.844 1.7 [解析]　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,所以乙图中纸带左侧是与小车相连的一端。 ②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。 角度2　数据处理与分析 [典例2]　在做“研究匀变速直线运动”的实验时,某同学得到一条用某种计时器打下的纸带如图1所示,并在其上取了A、B、C、D、E、F、G共 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,计时器接在 220 V、50 Hz交流电源上。 (1)该计时器是　　　　(选填“电火花”或者“电磁打点”)计时器,设它打点的周期为T,计算打F点物体的瞬时速度vF的公式为vF=　　　　(用字母表示)。  电火花 　 [解析]　电火花计时器使用交流电源,工作电压为220 V。 每相邻两个计数点间还有4个点图中没有画出,所以相邻的计数点间的时间间隔为5T。 根据匀变速直线运动中间时刻的速度等于该过程中的平均速度得vF=。 (2)他经过测量并计算得到计时器在打B、C、D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表。以A点对应的时刻为t=0,试在图2所示坐标系中合理地选择标度,作出v-t图像,并利用该图像求出物体的加速度a=　　　　m/s2(结果保留两位有效数字)。  对应点 B C D E F 速度 /(m·s-1) 0.141 0.180 0.218 0.262 0.301 [解析]　用描点法作出v-t图像,如图所示,   由速度—时间图像的斜率表示加速度得 a== m/s2=0.40 m/s2。 [答案] 图见解析　0.40 (3)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,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”)。  不变 [解析]　如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,但频率不变,则打点的周期不变,那么加速度的测量值与实际值相比不变。 1.实验器材的改进及速度的测量方法(如图) 命题点二　创新拓展实验 2.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,如图甲、乙所示。 3.用频闪照相的方法、滴水法、光电计时器或手机录像代替打点计时 器。 通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定,使小车尽可能做匀加速直线运动,以提高实验的精确度。 角度1　实验器材创新 [典例3]　如图所示,在已调节水平的气垫导轨上测滑块运动的加速度。先测得遮光条宽度Δx=2.00 cm,滑块在槽码重力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1=0.200 s,通过第二个光电门的时间Δt2=0.050 s,遮光条从遮住第一个光电门到遮住第二个光电门的时间间隔t=2.500 s,则滑块的加速度a=　 　m/s2(保留三位有效数字)。小张认为不必测量时间t而改为测量　   　, 也能测出滑块的加速度a。为了提高测量加速度的精度,在选择遮光条宽度Δx时,需要考虑的因素有(写出其中的两项):  。  0.120 两光电门中心间的距离 遮光条应选择较窄的,但不能过窄 [解析]　遮光条通过第一个光电门的速度 v1==0.1 m/s, 通过第二个光电门的速度v2==0.4 m/s, 滑块的加速度a==0.120 m/s2。 根据-=2ax得a=,不必测量时间t而改为测量两光电门中心间的距离,也能测出滑块的加速度a。 用极短时间内的平均速度表示瞬时速度,遮光条越窄,用平均速度表示瞬时速度越准确,所以遮光条选择较窄的。但遮光条宽度并不是越窄越好,遮光条过窄,读数误差变大,所以遮光条应选择较窄的,但不能过窄。 角度2　实验数据处理创新 [典例4]　 (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B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中,小车发生相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 [解析]　A、D间的位移为 ΔxAD=ΔxAB+ΔxBC+ΔxCD=24.00 cm 从A到D的时间为 ΔtAD=3ΔT=0.3 s AD段的平均速度为 ==80.0 cm/s。 (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。 [答案]　图见解析 [解析]　如图甲所示。 (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。(结果均保留三位有效数字)  71.5(70.0~73.0均可)　 59.0(58.2~59.8均可) [解析]　-Δt图线如图乙所示,   由图像可知,直线斜率k=71.5 cm/s2 截距b=59.0 cm/s。 (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)  b　 2k [解析]　小车做匀加速运动,有 Δx=vAΔt+a(Δt)2 平均速度==vA+aΔt 结合=kΔt+b知vA=b,a=2k。 角度3　实验目的创新 [典例5]　(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。 (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”)。  刻度尺 [解析]　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)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/(×10-3 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(结果保留两位有效数字)。  1.5 [解析]　根据平均速度的计算公式可知 v3== m/s=1.5 m/s。 (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)。  [解析]　根据匀变速直线运动中平均速度等于中间时刻的速度,有v1= v2= v2=v1+g 可得g=。 (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 [解析]　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。 三 课时作业 巩固提高训练 2 3 4 5 1 1.(4分)如图甲所示是运用DIS实验的位移传感器测定小车运动规律的实验装置图。 (1)固定在小车上的发射器不断地向接收器发出短暂的超声波脉冲和红外线脉冲,从而测量物体运动的一些物理量。超声波脉冲　　　　(选填“快于”或“慢于”)红外线脉冲。  慢于 解析:频率高于20 000 Hz的声波叫超声波,超声波是机械波,红外线是电磁波,因此超声波脉冲“慢于”红外线脉冲。 2 3 4 5 1 (2)图乙是通过传感器、数据采集器,再经过计算机所绘制的小车运动的速度—时间图像。由该图像可以求出小车加速度的大小为a=　　　m/s2。  2 3 4 5 1 1.2 解析: 速度—时间图像的斜率的大小表示加速度的大小,斜率的正、负表示加速度的方向,则有a==m/s2=1.2 m/s2。 2.(8分)某同学用图1所示的实验装置研究小车沿斜面向下运动的规律。安装好器材后,接通电源,释放小车,打出一条纸带。舍去开始密集的点迹,从便于测量的点开始,每隔四个点取一个计数点,如图2中0、1、2、…、7点所示。 2 3 4 5 1 (1)实验中,除打点计时器、小车、长木板、铁架台、导线及开关外,在下面的器材中,还必须使用的有　　　　。  A.电压合适的50 Hz交流电源 B.电压可调的直流电源 C.刻度尺 D.秒表 E.天平 2 3 4 5 1 AC 解析:必须使用电压合适的50 Hz交流电源给打点计时器供电,需要用刻度尺测量计数点之间的距离,故选A、C。 2 3 4 5 1 (2)某同学计算出打下1、2、3、4、5这五个计数点时小车的速度,并在图3上画出坐标点。请帮助他计算打下计数点6时小车的速度v =　　　　m/s,并在图3中标出计数点6对应的坐标点,作出v-t图线。  2 3 4 5 1 解析: 因电源频率为50 Hz,每隔四个点取一个计数点,故相邻两计数点之间的时间间隔为0.1 s,则打下计数点6时小车的速度为 v= m/s=0.57 m/s 将计数点6对应的坐标点描在坐标 纸上,并作出v-t图线,如图所示。 2 3 4 5 1 答案:　0.57　图见解析 (3)根据图3,测得小车的加速度a=　 　　　m/s2(结果保留两位有效数字)。  2 3 4 5 1 0.41(0.40~0.43均可) 解析: 小车的加速度为 a== m/s2≈0.41 m/s2。 3.(12分)(2025·黑龙江大庆模拟)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速度平方与位移的关系。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。 2 3 4 5 1 某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。 2 3 4 5 1 (1)已知图(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B、C、D、E、F各点时小车的位移x填到表中,设小车各点对应速度的平方为v2,则表中xAD=　　　　cm, =　　　　m2/s2。  位移区间 AB AC AD AE AF x/cm 10.5 22.0 xAD 48.0 62.5 速度平方 B C D E   v2/(m·s-1)2 1.44 1.69 1.96   34.5　 1.21 解析:由题图(b)可知xAD=xAB+xBC+xCD,代入得xAD=10.5 cm+11.5 cm+ 12.5 cm=34.5 cm。B点速度为vB=,代入数据得vB= m/s =1.1 m/s,则=1.21 m2/s2。 (2)根据表中数据得到小车速度v2随位移x的变化关系,如图(c)所示。 (3)从实验结果可知,小车运动的v2-x图线可视为一条直线,此直线用方程v2=kx+b表示,其中k=　 　　m/s2,b=　　 　　m2/s2。(结果均保留两位有效数字)  2.0(±0.1均可) 1.0(±0.1均可) 解析: 由题图(c)可知,图像的斜率 k= m/s2=2.0 m/s2, 截距b=1.0 m2/s2。 (4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动,则打出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)  　 解析: 由匀变速直线运动速度与位移的关系知 v2-=2ax 由直线方程知v2-b=kx 则可知=b,k=2a 可得vA=,a=。 4.(6分)(2025·江西上饶模拟)某学习小组利用手机安装的传感器软件、带刻度尺的轨道、小车和几粒小磁粒等,设计了一个测量小车在斜面上做匀变速直线运动时的加速度的实验。操作如下: 2 3 4 5 1   (1)用游标卡尺测量以下长度:小车的车身为11.735 cm;测得小磁粒直径读数如图乙,为　　　　cm。  2 3 4 5 1 0.515 解析:(1)小磁粒直径为d=5 mm+0.05 mm×3=5.15 mm=0.515 cm。 2 3 4 5 1 (2)在小车车身前、后端分别固定一个小磁粒。将带刻度 尺的轨道一端垫高,形成斜面。小车车身前端小磁粒中心 与“0”刻度线对齐,每次实验小车都从“0”刻度线处无初速 度释放。智能手机顶部紧贴轨道,如图甲所示。第一次将 智能手机的左边缘与位置L1=20 cm刻度线对齐,运行智能 手机中的传感器程序,打开磁力计。释放小车,当小车从智 能手机附近经过时,小车前后端的磁粒引发的空间磁场变 化被智能手机中的磁力计感知并记录下来,将智能手机位 置换至L2=70 cm处同样对齐,再做一次。两次操作记录的 数据如图丙所示。由图可知,智能手机磁力计测得小车经 过20 cm处用时约为0.69 s,根据实验数据可求得小车经过 20 cm处的速度为v1=　　　　m/s(结果保留两位小数);同 理可得小车经过70 cm处的速度v2,则小车加速度为 a=　　　 　(用v1、v2、L1、L2表示)。  0.18 　 2 3 4 5 1 解析: 小车经过20 cm处的速度为 v1= m/s≈0.18 m/s。 根据运动学公式得-=2a(L2-L1),则小车加速度为a=。 5.(10分)在暗室中用如图甲所示装置做“测定重力加速度”的实验。实验器材有:支架、漏斗、橡皮管、尖嘴玻璃管、螺丝夹子、接水铝盒、一根荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下: ①在漏斗内盛满清水,旋松螺丝夹子,水滴会以一定 的频率一滴滴地落下。 ②用频闪仪发出的白闪光将水滴流照亮,由大到小 逐渐调节频闪仪的频率直到第一次看到一串仿佛 固定不动的水滴。 ③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度。 ④采集数据进行处理。 2 3 4 5 1 (1)实验中看到空间有一串仿佛固定不动的水滴时,频闪仪的闪光频率与水滴滴落的频率满足的条件是　 。  2 3 4 5 1 频闪仪的闪光频率等于水滴滴落的频率 解析:后一水滴经过一个频闪间隔运动到前一水滴的位置,可看到一串仿佛固定不动的水滴,即频闪仪的闪光频率等于水滴滴落的频率时,水滴仿佛不动。 (2)实验中观察到水滴“固定不动”时的闪光频率为30 Hz,某同学读出其中比较远的水滴到第一个水滴的距离如图乙所示,根据数据测得当地重力加速度g=　　　　m/s2;第8个水滴此时的速度v8=　　　　m/s。(结果均保留三位有效数字)  2 3 4 5 1 9.72　 2.27 解析: 由逐差法得g== m/s2 =9.72 m/s2; 由平均速度等于中间时刻的瞬时速度得 v8== m/s≈2.27 m/s。 2 3 4 5 1 (3)该实验存在的系统误差可能有:_________________________________   (答出一条即可)。  2 3 4 5 1 存在空气阻力(或水滴滴落的频率 不恒定) 解析: 存在空气阻力会对水滴的运动产生影响,水滴滴落的频率不恒定也会对实验产生影响。 $$