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（新高考）

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，紧扣高考评价体系对匀变速直线运动实验探究的考查要求。系统梳理实验原理、操作规范、数据处理（含逐差法、图像法）及误差分析，结合高考真题分析实验操作判断、纸带处理等高频考点，归纳教材原型与拓展创新两类核心题型，备考针对性强。 课件亮点在于“真题研析+素养提升”，融入2023浙江1月、全国甲卷等高考真题，通过“破题三步曲”培养学生科学探究与科学思维。如例2用逐差法和v-t图像求加速度，例4借2h-t²图线算重力加速度，助学生掌握实验答题技巧。配套课时测评可精准检测学情，教师使用能高效推进高考实验复习。

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 新高考 第一章　运动的描述　匀变速直线运动 实验梳理 夯根基 典例研析 提能力 课时测评 内容索引 实验梳理　夯根基 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　提能力 返回 类型一　教材原型实验 例1 (2023·浙江1月·T16)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)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 √ √ √ 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，小车应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)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)。 2.75 1.47 根据刻度尺读数规则，计数点1的读数为2.75 cm，计数点3的读数为 8.62 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 ≈1.47 m/s。 例2 (2025·河北廊坊高三质检)在用打点计时器“研究匀变速直线运动”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。 1.38 2.64 3.90 由于相邻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)利用求得的数值在图乙坐标系中作出小车的v-t图线(以打A点时开始计时)，并根据图线求出小车运动的加速度a＝________m/s2。 12.6 答案： 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)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，从理论上讲，对Δt的要求是____________(选填“越小越好”“越大越好”或“与大小无关”)；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”)。 越小越好 有关 表示的是Δt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，从理论上讲，对Δt的要求是越小越好；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。 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，AD＝________cm/s。 24.00 80.0 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 AD 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。 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 AD 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。 答案： (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) b 2k 小车做匀变速直线运动，有Δx＝，变形可得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。 破题“三步曲” 例4 (2022·江苏卷·T11)小明利用手机测量当地的重力加 速度，实验场景如图1所示，他将一根木条平放在楼梯台 阶边缘，小球放置在木条上，打开手机的“声学秒表” 软件，用钢尺水平击打木条使其转开后，小球下落撞击 地面，手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球 落地的撞击声停止计时，记录下击打声与撞击声的时间间隔t，多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t。 (1)现有以下材质的小球，实验中应当选用________。 A．钢球　　　B．乒乓球　　　C．橡胶球 √ 为了减小空气阻力等误差影响，应该选用密度较大的钢球，故选A。 (2)用分度值为1 mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如图2所示，则h＝________ cm。 61.20 刻度尺的分度值为1 mm，估读到分度值的下一位，由题图2可知h＝61.20 cm。 (3)作出2h-t2图线，如图3所示，则可得到重力加速度g＝________m/s2。(结果保留3位有效数字) 9.66 根据h＝gt2可知2h＝gt2，故在2h-t2图像中斜率表示重力加速度，则根据题图3有g＝ m/s2≈9.66 m/s2。 (4)在图1中，将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量，若将手机放在地面A点，设声速为v，考虑击打声 的传播时间，则小球下落时间可表示为t′＝________(用 h、t和v表示)。 t＋ 击打声传播的时间为t1＝，则小球下落的时间为t′＝t＋t1＝t＋。 (5)有同学认为，小明在实验中未考虑木条厚度，用图像法计算的重力加速度g必然有偏差。请判断该观点是否正确，简要说明理由_______________ ________________________________________________________________ ______________________________________________________________。 设木条厚度为H，台阶距离地面的高度h1时对应的时间为t1，高度h2时对应的时间为t2，则根据前面的分析有g＝，可知g与H无关。 破题“三步曲” 返回 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 √ √ 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) 0.504 0.805 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。 2 3 4 5 6 7 1 (3)小车运动的加速度大小a＝________ m/。(结果保留3位有效数字) 1.50 加速度大小a＝＝1.50 m/s2。 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) 2 3 4 5 6 7 1 (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 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/。(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 游标卡尺读数为d＝1 mm＋16×0.05 mm＝1.80 mm。 3．(6分)(2024·天津河西一模)小明用气垫导轨 和光电门测量滑块做匀加速运动的加速度，如 图甲所示。 (1)用游标卡尺测量遮光条宽度d。测量结果如 图乙所示，则d＝________mm。 1.80 2 3 4 5 6 7 1 (2)按图甲安装好实验器材并测出两光电门间的距离L。接通电源，释放滑块，记下遮光片通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，则遮光片经过光电 门B的速度vB＝________。 遮光片经过光电门A、B的速度分别为vA＝，vB＝。 2 3 4 5 6 7 1 (3)滑块的加速度a＝______________(用测出的物理量符号L、d、t1和t2表示)。 根据运动学公式得vB2－vA2＝2aL，可得滑块的加速度a＝。 2 3 4 5 6 7 1 4．(6分)(2024·河北唐山市模拟)小明同学用手机拍摄视频的方法测量木块做匀变速直线运动的加速度，测量方法和步骤如下： (1)如图，在长木板侧面平行木板固定一刻度尺(单位为cm)，并按图组装好其他器材，调节滑轮使细线与木板________。 为了使木块能够做匀变速运动，需要调节滑轮使细线与木板平行。 平行 2 3 4 5 6 7 1 (2)将具有高清摄像功能的手机正对长木板侧面用支架固定并调试好，先固定木块，在左边挂上钩码；启动手机录像后，释放木块，让钩码带动木块加速运动，钩码落地后结束录像。 (3)在视频编辑软件上回放录像，拖动时间进度条，按时间先后顺序找出t1、t2、t3时刻木块前端对应刻度尺上的刻度值分别为x1、x2、x3，其中图中木块前端对应的刻度值为_______________________ cm，已知t2－t1＝t3 －t2＝T，则木块的加速度大小a＝______________(用题中物理量符号表示)。 17.25(17.24～17.26均可) 2 3 4 5 6 7 1 刻度尺的分度值为0.1 cm，需要估读到0.01 cm，所以读数为17.25 cm。木块的加速度大小为a＝。 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)。 a＝ 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＝。 2 3 4 5 6 7 1 (3)若L＝0.5 m，则小车下滑的加速度为________m/s2。 0.25 由(2)中的表达式，代入数据可以得到a＝m/ 。 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”)。 偏小 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。 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 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。 ①③④② 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。 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)。 9.6(9.5～9.7均可) 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。 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。 仍能 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。 2 3 4 5 6 7 1 7．(8分)(2024·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，采用如下步骤完成实验： 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。 根据上述的实验步骤，请回答： 2 3 4 5 6 7 1 (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。 3.4 挡光片的宽度为d＝3 mm＋4×0.1 mm＝3.4 mm。 2 3 4 5 6 7 1 (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)。 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＝ 。 2 3 4 5 6 7 1 (3)滑块运动的加速度大小a＝________(用k、d表示)。 kd2 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。 返回 2 3 4 5 6 7 1 谢 谢 观 看 实验一　 探究小车速度随时间变化的规律 $