第1章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律（教师用书word）-【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）

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 原理 操作要求 数据处理 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 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 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 学生用书⬇第19页 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 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。 (2)小车的加速度大小为　　　　　 m/s2(保留两位有效数字)。 答案：(1)不需要　(2)0.80 解析：(1)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)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。 (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。 (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。 (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)。 答案：(1)1.06　(3)见解析图　(4)2.244(2.244～2.246均可) 解析：(1)遮光条的宽度d＝10 mm＋6×0.1 mm＝10.6 mm＝1.06 cm。 (3)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)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 学生用书⬇第20页 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 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 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点时小车速度大小vA＝　　　　，小车的加速度大小a＝　　　　。(结果用字母k、b表示) [破题“三步曲”] 答案：(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)在题图(c)中描点，如图所示。 (3)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)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。 (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。 (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) (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。 答案：(1)　　(2)远 解析：(1)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。 学科网（北京）股份有限公司 $