第一章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律（课件PPT）-【高考领航】2026年高考物理大一轮复习学案

实验一　　 探究小车速度随时间变化的规律 返回 ‹#› 1.会正确使用打点计时器，会利用纸带上的点计算瞬时速度。 2．会利用纸带计算匀变速直线运动的加速度，研究物体做匀变速直线运动的规律。 复习 目标 返回 ‹#› 1 考点一　 2 考点二　 3 限时规范训练 栏 目 导 引 返回 ‹#› ◇实验基础◇ 一、实验原理 1．打点计时器 (1)电磁打点计时器使用8 V以下低压交流电源，电火花计时器使用220 V交流电。(50 Hz　0.02 s) (2)每打两个点的时间间隔为0.02 s，一般每五个点取一个计数点，则时间间隔为Δt＝0.02×5 s＝0.1 s。 返回 ‹#› 2．原理装置图 (1)不需要平衡阻力。 (2)不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量。 返回 ‹#› 二、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。 三、实验操作 1．按照实验原理图，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，下端挂适量的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面。 3．把小车停靠在打点计时器处，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．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。 返回 ‹#› ◇实验方法◇ 一、数据处理 1．根据极限思想求瞬时速度：在公式v＝中，当Δt→0时，v是瞬时速度。 2．匀变速直线运动中利用平均速度求瞬时速度：vn＝。 返回 ‹#› 3．利用速度—时间图像求加速度，作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解物体的加速度。 返回 ‹#› 4．分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为常数，从而确定物体的运动性质，并利用逐差法求解平均加速度(如图所示) a1＝⇒a＝。 返回 ‹#› 二、误差分析 1．根据纸带测量的位移有误差。 2．电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。 3．纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 4．用作图法作出的v-t图像并不是一条直线。 返回 ‹#› 三、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，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带。 3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止槽码落地和小车与滑轮相撞。 4．减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差产生的影响，加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。 返回 ‹#› 某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”，电火花计时器使用的是频率为50 Hz的交变电源。 (1)电火花计时器的工作电压为________(选填“8 V”或“220 V”)。安装纸带时，需要将纸带置于________________________(选填“复写纸”或“墨粉纸盘”)的________(选填“上方”或“下方”)。 考点一 教材原型实验 返回 ‹#› (2)下列说法中正确的是________。 A．实验时，先释放纸带，再接通电源 B．实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带 C．实验时，先接通电源或先释放纸带都可以 D．纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大 返回 ‹#› (3)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)。x1＝3.59 cm，x2＝4.41 cm，x3＝5.19 cm，x4＝5.97 cm，x5＝6.78 cm，x6＝7.64 cm。则小车的加速度a＝________m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝________ m/s。(结果均保留2位有效数字) 返回 ‹#› (4)第2个实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后，在坐标系中描出的点如图丙所示，请根据这些点在图丙中作出v-t图像，并根据图像计算出小车运动的加速度a＝________ m/s2。(结果保留3位有效数字) 返回 ‹#› 解析：(1)电火花打点计时器的工作电压为220 V；电火花打点计时器需要用墨粉盘，并且安装纸带时，应将纸带置于墨粉纸盘的下方。 (2)实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故AC错误，B正确；纸带上打点越密集，知道纸带的运动速度越小，故D错误。 返回 ‹#› (3)相邻两个计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，由逐差法得 (x4＋x5＋x6)－(x1＋x2＋x3)＝a×(3T)2 代入数据得a＝0.80 m/s2 打点计时器在打B点时小车的速度为 B＝ m/s＝0.40 m/s。 返回 ‹#› (4)观察这些点大致落在一条直线上，所以将这些点连成一条直线，如图 根据图线可求出小车的加速度 a＝ m/s2≈1.53 m/s2。 答案：(1)220 V　墨粉纸盘　下方　 (2)B (3)0.80　0.40　 (4)见解析图　1.53(1.52、1.54均可) 返回 ‹#› (2023·全国甲卷，23)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。 返回 ‹#› (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) 66.0 73.0 87.3 94.6 返回 ‹#› (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。在图中补全实验点。 返回 ‹#› (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点时小车的速度大小vA＝________，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示) 解析：(1)根据纸带的数据可得ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm，平均速度为＝80.0 cm/s。 返回 ‹#› (2)根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像，如图所示。 返回 ‹#› (3)从实验结果可知，小车运动的-Δt图线可视为一条直线，如图所示，此直线用方程＝kΔt＋b表示，由图像可知其中k＝ cm/s2＝70.0 cm/s2，b＝59.0 cm/s。 (4)小球做匀变速直线运动， 由位移公式x＝v0t＋at2， 整理得at，即， 故根据图像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k。 返回 ‹#› 答案：(1)24.00　80.0　(2)见解析 (3)70.0　59.0　(4)b　2k 返回 ‹#› 某探究小组的同学用图甲所示装置做测量小车的速度、加速度的实验。 考点二 拓展创新实验 返回 ‹#› 回答下列问题： (1)将槽码、小车、打点计时器、纸带安装好，并将打点计时器与________相连接(填选项前字母)。 A．电压合适的50 Hz交流电源 B．电压可调的直流电源 (2)图乙是某次实验得到的纸带，相邻两计数点间有四个计时点未画出，部分实验数据如图乙所示，计数点3对应的瞬时速度大小为v3＝________ m/s，小车的加速度大小a＝________ m/s2(结果均保留2位有效数字)。 返回 ‹#› 解析：(1)打点计时器需要交流电才能工作，故选A。 (2)计数点3对应的瞬时速度大小为v3＝ m/s≈0.70 m/s 由逐差法可知，小车的加速度大小a＝m/s2 ≈0.53 m/s2。 答案：(1)A　(2)0.70　0.53 返回 ‹#› 用图(a)所示的实验装置测量重力加速度。在竖直杆上装有两个光电门A和B，用直尺测量光电门之间的距离h，用光电门计时器测量小球从光电门A到B的时间t。 返回 ‹#› 实验中某同学采用固定光电门B的位置，改变光电门A的位置进行多次测量，表中给出了测量数据。数据处理后作出函数图像，如图(b)。 h/m 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 t/s 0.076 0.120 0.168 0.220 0.283 0.368 返回 ‹#› (1)请补充图(b)中纵坐标的物理量________。 A．小球在光电门A处的速度vA B．小球在光电门B处的速度vB C．小球在任意位置的速度 D．小球在AB间的平均速度 (2)写出图(b)中直线的函数关系式________(用h、t、g、vB表示)。 (3)由图(b)计算出直线斜率的值为－4.889，则测得的重力加速度为________m/s2(保留3位有效数字)。 返回 ‹#› 解析：(1)小球做自由落体运动，则小球从A到B的过程h＝vBt－gt2，整理得＝vB－gt，图(b)中纵坐标的物理量为小球在AB间的平均速度。故选D。 (2)由(1)可知图(b)中直线的函数关系式＝vB－gt。 (3)直线斜率的值为k＝－g＝－4.889 m/s2 则测得的重力加速度为g≈9.78 m/s2。 答案：(1)D　(2)＝vB－gt　(3)9.78 返回 ‹#› 3 4 5 6 1 2 1． (8分)(2023·浙江1月选考，16)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)(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 限时规范 训练(6) 返回 ‹#› 3 4 5 6 1 2 (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)。 返回 ‹#› 3 4 5 6 1 2 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。 (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＝1.46 m/s。 答案：(1)ACD　(2)2.75　1.46 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 2． (8分)(2025·山东临沂模拟)如图甲所示，在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中： (1)(多选)必要的措施是________。 A．细线必须与长木板平行 B．先接通电源再释放小车 C．小车的质量远大于钩码的质量 D．平衡小车与长木板间的阻力 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 (2)某同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E共5个计数点。测得计数点间的距离如图乙所示，每两个相邻的计数点之间还有四个点未画出来。 ①试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下D点时小车的瞬时速度vD＝________m/s。 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 ②选择合适的单位长度，在如图丙所示的坐标系中作出了小车的v-t图线，根据图线求出a＝________ m/s2。(所有结果保留3位有效数字) 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 解析：(1)为了让小车做匀加速直线运动，应使小车受力恒定，故应将细线与长木板保持水平，A正确；为了打点稳定，应先接通电源再释放小车，B正确；本实验中只是研究匀变速直线运动，故不需要让小车的质量远大于钩码的质量，只要能让小车做匀加速直线运动即可，C错误；由C分析可知，只要阻力恒定即可，不需要平衡小车与长木板间的阻力，D错误。 返回 ‹#› 2 1 3 4 5 6 (2)①每两个相邻的计数点时间间隔 T′＝0.02 s×5＝0.1 s D点时小车的瞬时速度 vD＝ mm/s＝0.390 m/s。 ②根据图线求出a＝ m/s2＝1.20 m/s2。 答案：(1)AB　(2) ①0.390　②1.20 返回 ‹#› 2 3 1 4 5 6 3． (10分)(2022·全国乙卷，22)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： 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)。 t/s 0 1 2 3 4 5 6 x/m 0 507 1094 1759 2505 3329 4233 返回 ‹#› 2 3 1 4 5 6 解析：(1)第1 s内的位移x1＝507 m，第2 s内的位移x2＝587 m，第3 s内的位移x3＝665 m，第4 s内的位移x4＝746 m，第5 s内的位移x5＝824 m，第6 s内的位移x6＝904 m，x2－x1＝80 m，x3－x2＝78 m，x4－x3＝81 m，x5－x4＝78 m，x6－x5＝80 m，则相邻1 s内的位移之差接近Δx＝80 m，可知判断飞行器在这段时间内做匀加速运动。 (2)当x＝507 m时飞行器的速度等于0～2 s内的平均速度，则v＝ m/s＝547 m/s。 (3)根据a＝ m/s2≈79 m/s2。 答案：(1)相邻相等时间间隔位移之差接近Δx＝80 m　(2)547　(3)79 返回 ‹#› 2 3 4 1 5 6 4． (10分)(2025·广东东莞模拟)某同学利用打点计时器分析自身步行时的速度特征，把接在50 Hz的交流电源上的打点计时器固定在与人腰部等高的桌面上，纸带穿过打点计时器限位孔，一端固定在人腰部，人沿直线步行时带动纸带运动，打点计时器记录人步行时的运动信息。 返回 ‹#› 2 3 4 1 5 6 (1)选取点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，其中连续6个计数点A、B、C、D、E、F如图甲所示，纸带中BC段的平均速度为vBC＝________m/s。(保留2位有效数字) (2)沿着计数点位置把纸带裁开并编号，按编号顺序把剪出的纸带下端对齐并排粘贴在坐标纸上，剪出的纸带长度代表打出这段纸带时间内的平均速度，把每段纸带上边中点连 接成线，如图乙所示，若用图中曲线描述人运动的速度—时间关系，如果用纵坐标表示速度大小，横坐标表示时间，则纸带的横宽d对应横坐标中的时间间隔为________s，请根据图乙估算该同学的步幅为________m。(保留2位有效数字) 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 解析：(1)相邻两个计数点间的时间间隔T＝0.1 s，纸带中BC段的平均速度为vBC＝ m/s＝1.1 m/s。 (2)纸带的横宽d对应横坐标中的时间间隔为T＝0.10 s，可把图像看成v-t图像，同学的步幅为图像一个周期内每段纸带面积之和，该同学的步幅为s＝(8.8＋11＋12＋11＋9.7)cm≈0.53 m。 答案：(1)1.1　(2)0.10　0.53 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 5． (12分)(2025·陕西西安模拟)为探究物体做匀变速直线运动时平均速度与瞬时速度之间的关系，某物理实验小组利用数字化实验系统(带有2 cm遮光片的小车，两个光电门，长1.5 m力学轨道，计算机)进行了如下实验。 A．调节力学轨道使小车从轨道一端自由滑下。将第一个光电门固定在距轨道顶端30 cm处，第二个光电门安装在80 cm处； B．用实验系统测量小车经过两个光电门之间的平均速度； C．开始实验，将小车从轨道顶端无初速度释放，依次移动第二个光电门(第一个不动)，使两光电门之间的距离s逐渐减小，计算机自动记录实验数据； 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 D．某次实验中得到了以下5组和s实验数据，并回答以下问题： 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 (1)在坐标系中将上述实验数据描点，拟合 图像； (2)从描绘的图像可得小车经过第一个光电门时的瞬时速度是____________； (3)另一实验小组同学根据所学的匀变速直线运动知识推导了 ­s之间的函数关系，发现、s两个物理量之间并不满足线性关系。请你推导出 ­s对应的函数表达式________________。 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 解析：(1)在坐标系中将上述实验数据描点，拟合 ­s图像，如图所示 (2)当两光电门之间的距离趋近于零时，滑块通过两光电门的平均速度等于滑块通过第一个光电门瞬时速度，从描绘的图像可得小车经过第一个光电门时的瞬时速度是0.019 m/s。 返回 ‹#› 2 3 4 5 1 6 (3)由匀变速直线运动规律＝2as可得。 答案：(1)见解析图　(2)0.019 m/s　(3) 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 6． (12分)(2025·安徽黄山模拟)某同学利用如图甲所示的装置测量滑块运动的加速度，采用以下步骤完成实验： ①用游标卡尺测量挡光片的宽度d； ②用毫米刻度尺测量挡光片到光电门的距离x； ③由静止释放滑块，记录数字计时器显示的挡光片挡光时间t； ④多次改变x，测出所对应的挡光时间t； ⑤以为纵坐标，x为横坐标，作-x图像，得出一条过坐标原点的直线如图乙所示，测得其斜率为k； ⑥根据实验数据和图像，计算滑块运动的加速度a。 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 根据上述的实验步骤，请回答： (1)用游标卡尺测量挡光片宽度时，示数如图丙所示，则挡光片的宽度d＝________mm； (2)滑块通过光电门时的速度大小v＝________(用实验中所测物理量符号表示)； (3)滑块运动的加速度大小a＝________(用k、d表示)。 返回 ‹#› 2 3 4 5 6 1 解析：(1)挡光片的宽度为d＝3 mm＋4×0.1 mm＝3.4 mm。 (2)由于滑块运动的速度较快，且d较小，所以t也较小，则可近似认为v等于t时间内的平均速度，即v＝ 。 (3)根据匀变速运动速度与位移关系有v2＝2ax，联立以上两式可得x，由题意知k＝，解得a＝kd2。 答案：(1)3.4　(2)　(3)kd2 返回 ‹#› 实验一　探究小车速度随时间变化的规律 点击进入WORD文档 按ESC键退出全屏播放 返回 ‹#› $