第1章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律（课件PPT）-【金版新学案】2026年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

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，紧扣高考评价体系对运动观念和实验能力的考查要求。通过系统梳理实验原理、操作规范及数据处理方法，明确纸带逐差法、v-t图像斜率求加速度等高频考点，归纳教材原型与拓展创新两类核心题型，体现备考针对性。 课件亮点在于融合2023年全国甲卷等高考真题，通过“原理梳理-真题研析-技巧总结”三步训练，培养学生科学推理与模型建构能力。例如解析光电门测瞬时速度实验时，引导学生利用v-t图像外推法求极限速度，掌握创新实验数据处理技巧。助力学生高效突破实验难点，也为教师提供系统复习教学方案。

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 高三一轮复习讲义　广东专版 第一章　运动的描述　匀变速直线运动 课时测评 内容索引 实验梳理 典例研析 实验梳理 返回 原理  1.不需要平衡摩擦力。 2.悬挂的槽码质量不需要远小于小车质量。 3.由纸带求速度，vn＝。 4.由纸带求加速度 (1)逐差法：(6段位移) a＝。 (2)图像法：作出v-t图像，根据图像的斜率求小车的加速度 操作要求 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。 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，接通电源后，释放小车。 4.增减槽码的质量，按以上步骤再做两次实验 数据处理 1.选纸带，标出各计数点，测量有关距离。   2.利用公式vn＝计算各个计数点对应的速度大小并记录。 3.在直角坐标系中作出v-t图像。小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线，可以得出结论：小车的速度随时间均匀变化   注意事项 1.平行：细绳、纸带与长木板平行。 2.靠近：小车从靠近打点计时器的位置释放。 3.先后：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，避免纸带上打出的点太少或过于密集 误差分析 1.使用刻度尺测计数点的距离时有误差。 2.作v-t图像时出现作图误差。 3.电源频率不稳定，造成打点的时间间隔不完全相同。 4.长木板表面粗糙程度不同，小车运动时加速度有变化造成误差 返回 典例研析 返回 类型一　教材原型实验 (2025·广东省广州市天河区高三一模)某同学利用如图甲所示装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”实验，选出了如图乙所示的一条纸带。打点计时器电源频率为50 Hz，相邻两计数点间有四个点未画出。 (1)实验开始前__________(选填“需要”或“不需要”)平衡摩擦力。 例1 不需要 本实验探究小车速度随时间变化的规律，只需要保证小车做匀变速直线运动，小车受到的合力恒定不变，所以实验开始前不需要平衡摩擦力。 (2)小车的加速度大小为______m/s2(保留两位有效数字)。 相邻两计数点间有四个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s 根据逐差法可得小车的加速度大小为 a＝ m/s2≈0.80 m/s2。 0.80 (2023·广东省广州市二模)某同学采用如图a所示的装置测量瞬时速度。将气垫导轨一端垫高，在低端装上光电门，带遮光条的滑块从高端由静止释放，宽度为d的遮光条通过光电门的遮光时间为t，当d足够小时，可用平均速度＝表示遮光条经过光电门时的瞬时速度。 请完成下列实验内容： (1)某次实验，该同学用游标卡尺测量遮光条的宽度d，如图b，则d＝_____cm。 例2 1.06 遮光条的宽度d＝10 mm＋6×0.1 mm＝10.6 mm＝1.06 cm。 (2)改变并测量遮光条的宽度，重复实验，每次释放滑块时，保证遮光条的前端对应同一位置，记录遮光时间t，求出对应的平均速度，根据得到的实验数据，在图c的坐标系中描点。 (3)根据所描的点，在图c中作出随t变化的图像。 如图所示，使尽可能多的点落在直线上或均匀分布在直线两侧。 (4)结合-t图像，可求得遮光条宽度d趋于0时，经过光电门的瞬时速度v＝_______________________m/s(保留三位小数)。 2.244(2.244～2.246均可) 遮光条宽度d趋于0时，即遮光时间趋于0时，图中直线与纵轴的交点即为经过光电门的瞬时速度，结合数学知识得v≈2.244 m/s。 类型二　拓展创新实验 (2023·全国甲卷·T23)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。 例3 (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。 24.00 80.0 位移区间 AB AC AD AE AF Δx 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 66.0 73.0 87.3 94.6 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)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。 在题图(c)中描点，如图所示。 (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3位有效数字) 70.0 59.0 将题图(c)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)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) 小车做匀变速直线运动，有Δx＝v0Δt＋a(Δt)2，变形可得＝＝vA＋aΔt，故小车在Δt＝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。 b 2k [破题“三步曲”] (2025·广东省高三上学期调研考试)如图甲是用一部智能手机的软件“磁力计”测量小车在斜面上运动的加速度的示意图，圆柱形磁粒固定在小车的前后端，两磁粒中心之间的距离为d，将手机的感应端紧贴斜面放置。某次实验，当小车两磁粒依次经过手机时，“磁力计”记录下前后两磁粒经过手机的时间间隔Δt，图像如图乙。 例4 (1)实验时，第一次手机置于位置1，小车由静止释放，读取时间间隔为Δt1， 则小车经过位置1的速度大小为____；第二次将手机置于位置2，在同一位置静止释放小车，读取小车经过位置2的时间间隔为Δt2，位置1、2之间 距离为x，则加速度的表达式a＝____________________。(用题中所给物理量的字母表示) 　 　 小车经过位置1的速度大小为v1＝ 小车经过位置2时的速度大小为v2＝ 根据－＝2ax 可得小车的加速度为a＝。 (2)为了减小误差，手机放置点和小车出发点的距离应该尽量_____(选填“远”或“近”)一些。 为了减小误差，手机放置点和小车出发点的距离应该尽量远一些，这样小车到达手机时的速度较大，此时用平均速度来代替瞬时速度的误差 较小。 返回 远 课 时 测 评 返回 1.(8分)研究小车做匀变速直线运动的实验装置如图(a)所示，打点计时器的电源频率为50 Hz。 (1)部分实验步骤如下，其中正确的有_____。 A.把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔 B.必须抬高木板右端，补偿阻力 C.将小车尾部与纸带相连，小车停靠在打点计时器附近 D.先释放小车，后接通电源 AC 2 3 4 5 6 7 1 把打点计时器固定在平板上，让纸带穿过限位孔，选项A正确；此实验中小车做匀加速运动即可，不需要补偿阻力，选项B错误；将小车尾部与纸带相连，小车停靠在打点计时器附近，选项C正确；实验时要先接通电源，后释放小车，选项D错误。 2 3 4 5 6 7 1 (2)规范操作后，得到一条纸带，以纸带上能够看清的某个点作为0点，每5个点取一个计数点，测量各计数点与0点的距离，如图(b)所示，则纸带上打计数点2时的小车速度大小v2＝_________m/s，打计数点4时的小车速度大小v4＝_______m/s。(结果均保留3位有效数字) 相邻两计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，打计数点2时的小车速度大小v2＝＝0.504 m/s，打计数点4时的小车速度大小v4＝≈ 0.805 m/s。 0.504 0.805 2 3 4 5 6 7 1 (3)小车运动的加速度大小a＝______m/s2。(结果保留3位有效数字) 加速度大小a＝＝＝1.50 m/s2。 1.50 2 3 4 5 6 7 1 2.(6分)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。 从右向左 2 3 4 5 6 7 1 由于小车在水平桌面上运动时必然受到阻力作用，做匀减速直线运动，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 3 4 5 6 7 1 (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) 0.19 0.038 2 3 4 5 6 7 1 滴水计时器每30 s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。 2 3 4 5 6 7 1 3.(6分) (2023·广东省佛山市顺德区高三下学期适应性考试)某实验小组设计创新实验来测量物体的质量，实验装置如图甲所示。 (1)用轻绳一端连接小车，另一端挂上两个钩码，适当垫高木板左侧，轻推小车使其向右滑动，依次通过光电门2和光电门1的时间相等(小车通过两光电门过程中，钩码未到达滑轮处)。 2 3 4 5 6 7 1 (2)如图乙所示，用刻度尺测量遮光片宽度d＝_______cm，每个钩码质量为10 g，两光电门间距离x＝40.00 cm。 0.40 遮光片宽度d＝1.40 cm－1.00 cm＝0.40 cm。 2 3 4 5 6 7 1 (3)取下钩码和轻绳，小车向右做加速运动，测出遮光片通过光电门2和光电门1的时间分别为Δt2＝10.0 ms、Δt1＝4.0 ms，则小车经过光电门1的速度为v1＝______m/s，经过光电门2的速度为v2＝______m/s。(计算结果均保留两位有效数字) 1.0 0.40 小车经过光电门1的速度为v1＝＝1.0 m/s 经过光电门2的速度为v2＝＝0.40 m/s。 2 3 4 5 6 7 1 (4)根据获得的数据可计算出小车质量M＝_______kg。(g取10 m/s2，结果保留两位有效数字) 0.17 根据速度—位移公式，有－2ax＝－ 由牛顿第二定律，可得2mg＝Ma 联立解得M≈0.17 kg。 2 3 4 5 6 7 1 4.(6分)(2024·广东省深圳市高三一模)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。 (1)选取点迹清晰的纸带，每5个点取一个计数点，其中连续5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。(结果保留两位有效数字) 1.1 2 3 4 5 6 7 1 相邻两个计数点间的时间间隔T＝1 s，纸带中BC段的平均速度为vBC＝＝ m/s＝1 m/s。 2 3 4 5 6 7 1 (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，若用图乙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长度为_______s，请根据图乙估算该同学的步幅为_____m。(均保留两位有效数字) 0.10 0.53 2 3 4 5 6 7 1 纸带的横宽d对应横坐标中的时间长度为T＝0.10 s 该同学的运动具有周期性，可知该同学的步幅为图像一个周期内每段纸带长度之和，该同学的步幅为s＝(8.80＋11.00＋12.00＋11.00＋9.70) cm≈0.53 m。 2 3 4 5 6 7 1 5.(8分)为了测定斜面上小车下滑的加速度，某实验小组利用DIS(数字化信息系统)技术进行实验，如图所示。当装有宽度为d＝2 cm的遮光条的小车经过光电门时，系统就会自动记录挡光时间，并由相应软件计算遮光条经过光电门的平均速度来表示瞬时速度。某次实验中，小车从距离光电门中心为L处由静止释放，遮光条经过光电门的挡光时间为T＝0.04 s。 (1)计算小车经过光电门时的速度为_____m/s。 0.5 小车经过光电门时的速度v＝，解得v＝0.5 m/s。 2 3 4 5 6 7 1 (2)试写出计算小车下滑的加速度a的表达式：________(用d、T和L表示)。 依据匀变速直线运动的速度与位移的关系，有v2＝2aL，又v＝，解得a＝。 a＝　 (3)若L＝0.5 m，则小车下滑的加速度为_______m/s2。 由(2)中的表达式，代入数据可以得到a＝0.25 m/s2。 0.25 2 3 4 5 6 7 1 (4)测量计算出来的加速度比真实的加速度______(选填“偏大”“偏小”或“相等”)。 利用光电门测得的速度是平均速度，在匀变速直线运动中，平均速度与中间时刻的瞬时速度相等，小于中间位置的瞬时速度，而在测量位移L时，测的是光电门中间位置与遮光条之间的距离，大于中间时刻所在位置与遮光条之间的距离，所以测量计算出来的加速度比真实的加速度 偏小。 偏小 2 3 4 5 6 7 1 6.(8分)小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如图甲所示。 (1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是________。 小钢球 2 3 4 5 6 7 1 小钢球受到的空气阻力相比其重力很小，可近似认为做自由落体运动，故选小钢球。 2 3 4 5 6 7 1 (2)下列主要操作步骤的正确顺序是___________。(填写各步骤前的序号) ①把刻度尺竖直固定在墙上； ②捏住小球，从刻度尺旁静止释放； ③手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置； ④打开手机摄像功能，开始摄像。 安装好器材后，先固定手机调好镜头位置，再打开手机摄像功能进行摄像，再由静止释放小球，故顺序是①③④②。 ①③④② 2 3 4 5 6 7 1 (3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如图乙所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为 s，刻度尺的分度值是1 mm，由此测得重力加速度为________________ m/s2(保留2位有效数字)。 由题图乙读得x1＝2.50 cm，x2＝26.50 cm，x3＝77.20 cm，由(x3－x2)－(x2－x1)＝gT2，T＝ s，解得g≈9.6 m/s2。 9.6(9.5～9.7均可) 2 3 4 5 6 7 1 (4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，______(选填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。 释放时手晃动，导致小球的运动偏离了竖直方向，但在小球下落过程中，小球竖直方向的分运动仍然是初速度为零加速度为重力加速度g的运动，故仍能用(3)问的方法测出重力加速度。 仍能 2 3 4 5 6 7 1 7.(8分)用如图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。 (1)实验的主要步骤： ①用游标卡尺测量挡光片的宽度d，结果如图乙所示，读得d＝_____mm。 ②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x。 ③滑块从A点静止释放(槽码落地前挡光片已通过光电门)。 ④读出挡光片通过光电门所用的时间t。 ⑤改变光电门的位置，滑块每次都从A点静止释放，测量相应的x值并读 出t值。 6.60 2 3 4 5 6 7 1 ①根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度 d＝6 mm＋12×0.05 mm＝6.60 mm。 2 3 4 5 6 7 1 (2)根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出-x图线如图丙所示，求得该图线的斜率k＝__________m－1·s－2；由此进一步求得滑块的加速度a＝_______m·s－2。(计算结果均保留3位有效数字) 2.38×104 0.518 2 3 4 5 6 7 1 该图线的斜率k＝×104 m－1·s－2≈ 2.38×104 m－1·s－2 滑块通过光电门时的速度v＝ 结合v2＝2ax，可得＝x 则有k＝ 代入数据解得滑块的加速度a≈0.518 m·。 返回 2 3 4 5 6 7 1 谢 谢 观 看 探究小车速度随时间变化的规律 $