第1章 实验1 探究小车速度随时间变化的规律(Word学案)-【高考快车道】2026年高考物理大一轮总复习

该高中物理高考复习学案系统梳理了“探究小车速度随时间变化的规律”实验专题，将打点计时器原理、实验操作规范、数据处理方法（平均速度求瞬时速度、逐差法及v-t图像求加速度）等核心考点按“基础原理-实验操作-数据处理-创新应用”层次构建知识网络，通过填空设问和纸带分析任务引导学生自主推导规律，形成运动观念的整体认知。 亮点在于诊断性自测与创新探究结合，开篇设置打点计时器频率、实验步骤等填空自测题，配套教材原型和创新拓展（遥控汽车、滴水计时器实验）分层例题，培养科学探究和科学思维素养。学生通过绘制v-t图像、用逐差法计算加速度自主提升，教师可依学情精准指导，实现因材施教。

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 一、打点计时器 1.作用：计时仪器，当所用交变电源的频率f＝50 Hz时，每隔　　　　 s打一次点。 2.结构 （1）电磁打点计时器（如图） （2）电火花计时器（如图） 3.工作条件： 二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 1.实验器材 电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、　　　　、导线、　　　　电源。 2.实验过程 （1）按照实验装置，把打点计时器固定在长木板　　　　　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　　　　　　，后　　　　　　； （4）小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； （5）更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。 3.数据处理 （1）求小车的速度与加速度 ①利用平均速度求瞬时速度 vn＝＝。 ②利用逐差法求解平均加速度 a1＝，a2＝，a3＝， 则a＝＝　　　　　　　。 ③利用速度—时间图像求加速度 a.作出速度—时间图像，通过图像的　　　求解小车的加速度； b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。 （2）依据纸带判断小车是否做匀变速直线运动 ①x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离。 ②Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。 ③若Δx等于恒量（aT2），则说明小车做　　　　　　运动。 ④Δx＝aT2，只要小车做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定　　　　。 4.注意事项 （1）平行：纸带、细绳要与长木板　　　　。 （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：小车的加速度应适当大些，可以减小长度测量的相对误差，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。 （5）小车从　　　　　　　　　　　　位置释放。 5.误差分析 （1）纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差。 （2）计数点间距离的测量有　　　　误差。 （3）作图有误差。 考点一　教材原型实验 某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。 （1）常见的打点计时器有两种：　　　　　　和　　　　　　　，它们使用的都是　　　电源（填“直流”或“交流”），当电源频率为50 Hz时，每隔　　　　 s打一个点。 （2）关于本实验，下列说法正确的是　　　　　　　。 A.释放纸带的同时，接通电源 B.先接通电源打点，后释放纸带运动 C.先释放纸带运动，后接通电源打点 D.纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越大 （3）要测量小车的速度，除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是　　　　　　。 尝试解答 （2025·陕西宝鸡质检）在用打点计时器“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，如图甲所示的是一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，而相邻计数点间还有4个点未画出。打点计时器所接电源频率为50 Hz。 （1）根据运动学有关公式可求得vB＝　　　　 m/s，vC＝　　　　 m/s，vD＝　　　　 m/s。 （2）利用求得的数值在图乙坐标系中作出小车的v-t图像（以打A点时开始计时），并根据图像求出小车运动的加速度a＝　　　　 m/s2。 （3）描绘v-t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差　　　　（选填“有关”或“无关”）。 尝试解答 考点二　创新拓展实验 （2025·湖南长沙二模）某兴趣小组用皮尺和带闪光的遥控汽车研究其启动的运动规律，如图甲所示。实验步骤如下： （1）已知相邻两次闪光时间间隔相同，从某次闪光开始计时并计数1次，在第50次闪光结束计时，总时间为9.80 s； （2）将皮尺铺在平直的水平路面上，遥控汽车平行放置在皮尺旁，闪光时能照亮皮尺上的刻度。一位同学遥控小车让其从静止开始做直线运动，小车刚启动瞬间恰好发出第一次闪光，另一位同学用手机录像记录下小车运动情况； （3）用手机视频编辑软件查看视频，读出小车每次闪光时后轮的位置坐标，记录在下面表格； 闪光序数 1 2 3 4 5 6 7 小车位置x/m 0.01 0.06 0.17 0.33 0.52 0.70 0.90 小车速度v/（m·s－1） 0 0.40 v3 0.88 0.93 0.95 （4）用v＝近似计算小车在不同位置的速度，其中v3＝　　　 　（保留2位有效数字）； （5）根据上表中的数据在乙图中描点作出小车的v-t图像，由图像可知小车启动过程加速度　　　　　（填“变大”“变小”或“不变”）。 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：实验研究遥控汽车启动过程速度随时间的变化规律； 2.实验器材创新： （1）利用等时闪光灯记录小车运动时间； （2）利用皮尺测量小车不同时刻的位移。 （2023·全国甲卷23题）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，小车发生对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 （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。 （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） 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：探究物体做直线运动时平均速度与时间的关系。 2.实验数据处理创新：根据小车运动的-Δt图像，写出图线方程为＝kΔt＋b，由位移公式x＝v0t＋at2变形得＝vA＋at，由此得图线斜率k＝、截距b＝vA，从而求得打出A点时小车速度大小vA、小车的加速度a。 （2025·江西南昌期末）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a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b记录了桌面上连续的6个水滴的位置。（已知滴水计时器每30 s时间内共滴下46个小水滴） （1）由图b可知，小车在桌面上是　　　　（选填“从右向左”或“从左向右”）运动的。 （2）该小组同学根据图b所示的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图b中A点位置时的速度大小为　　　m/s，加速度大小为　　　m/s2（结果均保留2位有效数字）。 尝试解答 创新分析 1.实验目的创新：研究匀变速直线运动，测量小车的速度和加速度。 2.实验数据处理创新 用逐差法求加速度，即a＝。 测量时间的方案是“滴水法”：每30 s内共滴下46个小水滴，有45个时间间隔，即T＝ s＝ s。 提示：完成课后作业　第一章　实验一 实验一　探究小车速度随时间变化的规律 【立足“四层”·夯基础】 一、1.0.02　3.8 V　220 V 二、1.刻度尺　交变　2.（1）无滑轮　（3）接通电源　放开小车 3.（1）②　③a.斜率 （2）③匀变速直线　④相等　4.（1）平行　（5）靠近打点计时器 5.（2）偶然 【着眼“四翼”·探考点】 考点一 【典例1】 （1）电磁打点计时器　电火花打点计时器　交流　0.02　（2）B　（3）刻度尺 解析：（1）常见的打点计时器有两种：电磁打点计时器和电火花打点计时器，它们使用的都是交流电源。当电源频率为50 Hz时，每隔0.02 s打一个点。 （2）由于小车速度较快，且运动距离有限，打出的纸带长度也有限，为了能在长度有限的纸带上尽可能多地获取间距适当的数据点，实验时应先接通电源打点，后释放纸带运动，故A、C错误，B正确；纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小，故D错误。 （3）要测量小车的速度，除打点计时器（含所用电源、纸带、墨粉纸盘）外还必须使用的测量工具是刻度尺，用于测量纸带上的两点间距离。 【典例2】 （1）1.38　2.64　3.90　（2）见解析图　12.6 （3）有关 解析：（1）由于相邻两计数点间还有四个点未画出，所以相邻的计数点间的时间间隔T＝0.1 s，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vB＝＝ m/s＝1.38 m/s，vC＝＝ m/s＝2.64 m/s，vD＝＝ m/s＝3.90 m/s。 （2）作图时应注意尽量使描绘的点落在直线上，若不能落在直线上，尽量让其均匀分布在直线两侧。 利用求得的数值作出小车的v-t图线（以打A点时开始计时）如图所示，并根据图线斜率求出小车运动的加速度a＝＝12.6 m/s2。 （3）时间表示的是Δt时间内的平均速度，只有当Δt趋近于零时，才表示瞬时速度。因此若用表示各计数点的瞬时速度，从实验的角度看，选取的Δx越小，用计算得到的平均速度越接近计数点的瞬时速度，但Δx过小，测量误差增大，因此从实验的角度看，选取的Δx大小与速度测量的误差有关。 考点二 【典例3】 （4）0.68　（5）图见解析　变小 解析：（4）根据闪光周期可知T＝ s＝0.2 s 可得v3＝＝ m/s≈0.68 m/s。 （5）描点绘图，如图所示，v-t图像的斜率表示加速度大小，故由图像可知小车启动过程加速度变小。 【典例4】 （1）24.00　80.0　（2）见解析图　（3）70.0　59.0　（4）b　2k 解析：（1）由题图（b）中纸带的相关数据可知ΔxAD＝6.60 cm＋8.00 cm＋9.40 cm＝24.00 cm，由平均速度的定义可知＝＝＝80.0 cm/s。 （2）将坐标点（0.3 s，80.0 cm/s）在图（c）中描点，如图所示。 （3）将图中的实验点用直线拟合，如图所示，可知斜率k＝＝70.0 cm/s2，截距b＝59.0 cm/s。 （4）小车做匀变速直线运动，有x＝v0t＋at2，变形可得＝＝v0＋at，故小车在t＝0时，即打出A点时小车的速度大小vA＝b，小车的加速度大小满足a＝k，即a＝2k。 【典例5】 （1）从右向左　（2）0.19　0.038 解析：（1）由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做减速直线运动，相邻水滴（时间间隔相同）的位置间的距离逐渐减小，所以由题图b可知，小车在桌面上是从右向左运动的。 （2）滴水计时器每30 s时间内共滴下46个小水滴，其滴水的时间间隔为T＝ s＝ s。根据匀变速直线运动的规律，可得小车运动到题图b中A点位置时的速度大小为vA＝ m/s≈0.19 m/s。根据逐差法，共有5组数据，舍去中间的一组数据，则加速度a＝＝ m/s2≈－0.038 m/s2。因此加速度的大小为0.038 m/s2。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $