第1章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律（课件PPT）-【正禾一本通】2026年新高考物理高三一轮总复习高效讲义

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，覆盖匀变速直线运动规律、打点计时器使用、纸带数据处理及误差分析等高考核心考点。依据高考评价体系，梳理出数据处理（占比约45%）、实验操作规范（30%）等高频考点，归纳出教材原型与拓展创新实验（如光电门测加速度）等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题引领+素养落地”，精选2024浙江杭州检测、2023全国甲卷等真题，通过逐差法“前三后三”分法、v-t图像斜率分析等技巧突破加速度计算难点，培养学生科学思维与科学探究素养。设易错点警示（如先放车后通电的错误操作），助力学生高效得分，教师可据此系统开展实验专题复习。

实验一 探究小车速度随时间变化的规律 实验01步 实验02步 02 01 备考目标 1.练习正确使用打点计时器，学会利用打上点的纸带研究物体的运动。 2.会利用纸带确定匀变速直线运动的瞬时速度、加速度。 3.会用图像法探究小车速度随时间的变化规律，并能根据图像求出加速度。 高三一轮总复习高效讲义（物理） 正禾一本通 理清实验过程 实验01步 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 3 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 4 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 5 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 6 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 7 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 8 √ × √ √ × 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 9 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 10 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 11 透析常见考法 类型（一）教材原型实验 实验02步 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 12 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 13 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 14 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 15 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 16 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 17 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 18 类型（二）拓展创新实验 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 19 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 20 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 21 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 22 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 23 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 24 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 25 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 26 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 27 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 28 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 29 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 30 实验卷（一）探究小车速度随时间变化的规律 正禾一本通 高三一轮总复习高效讲义（物理） 01 02 03 04 05 正禾一本通 32 01 02 03 04 05 正禾一本通 33 01 02 03 04 05 正禾一本通 34 01 02 03 04 05 正禾一本通 35 01 02 03 04 05 正禾一本通 36 01 02 03 04 05 正禾一本通 37 01 02 03 04 05 正禾一本通 38 01 02 03 04 05 正禾一本通 39 01 02 03 04 05 正禾一本通 40 01 02 03 04 05 正禾一本通 41 01 02 03 04 05 正禾一本通 42 01 02 03 04 05 正禾一本通 43 01 02 03 04 05 正禾一本通 44 01 02 03 04 05 正禾一本通 45 01 02 03 04 05 正禾一本通 46 谢谢观看 1．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(图甲)； ②电火花计时器(图乙)。 0.02 2．实验：探究小车速度随时间变化的规律 (1)实验思路 如图所示，长木板上的小车在槽码的牵引下运动，利用打点计时器记录小车的运动，通过研究纸带上的信息，就可以探究小车运动的速度随时间的变化规律。 8 220 放开小车 (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； 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。 无滑轮 接通电源 (3)数据分析 ①求瞬时速度 利用平均速度求瞬时速度：=＝。 ②求加速度 a．利用逐差法求加速度： a1＝，a2＝，a3＝，则a＝＝。 b．利用v­t图像法求加速度：作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度。 ③依据纸带判断小车是否做匀变速直线运动 x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离； Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。 若Δx等于 ，则说明小车做匀变速直线运动。 恒量(aT2) (4)误差分析 ①偶然误差 ②系统误差 1．判断下列说法的正误 (1)虽然两种打点计时器使用交流电源的电压不同，但打点的周期是相同的。( ) (2)本实验需要用刻度尺测量计时点之间的间距，用秒表测量运动时间。( ) (3)实验时细线、纸带要与长木板平行，以保证小车做匀变速直线运动。( ) (4)为获取足够的计时点，小车在释放前应置于靠近打点计时器的位置。( ) (5)实验中应先让小车运动，再接通电源；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。( ) 2．某同学用以下方法绘制了小车运动的v ­t图像。先把纸带每隔0.1 s剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条并排贴在一张纸上，使这些纸条下端对齐，作为时间坐标轴，标出时间，最后将纸条上端的中心连起来，于是得到v­t图像。这样做有道理吗？说说你的看法。 提示：剪断的每段纸带对应的运动时间都是t＝0.1 s，且每段纸带都是等宽的，所以可用纸带的宽度代表运动时间；同时，由于每段纸带对应的运动时间相等，所以可用纸带的高度代表纸带的平均速度。对匀变速直线运动来说，每段纸带的平均速度就等于纸带中间时刻的瞬时速度。综上可知，该同学的做法是合理的。 【例1】 (2024·浙江杭州检测)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的交流电源。 (1)电火花计时器的工作电压为________V。 (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 (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。(结果均保留两位有效数字) (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v­t图像，并根据图像计算出小车运动的加速度a＝______ m/s2。(结果保留三位有效数字) 解析：(1)常用的电火花计时器使用的是220 V的交流电。 (2)开始记录时，应先给打点计时器通电打点，然后释放纸带，让纸带(随物体)开始运动，如果先放开纸带再接通打点计时器的电源，由于重物运动较快，不利于数据的采集和处理，会对实验产生较大的误差；同时先打点再释放纸带，可以提高纸带利用率，故A、C错误，B正确。因为打点的时间间隔一定，所以纸带上打点越密集说明纸带运动速度越小，故D错误。 (3)相邻两个计数点间的时间间隔为T＝0.1 s，由逐差法得a＝＝0.80 m/s2，打点计时器在打B点时小车的速度为vB＝＝0.40 m/s。 (4)作出v­t图线如图所示， 利用描点法作图时，对偏离图线较远的点要舍弃。 v ­t图像的斜率即为小车运动的加速度，则小车运动的加速度a≈1.53 m/s2。 答案：(1)220 V　(2)B　(3)0.80　0.40　(4)图见解析　1.53 [规律方法] 逐差法求加速度的表达式可等效理解为：把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前三”为连续相等时间内的位移差，时间间隔为3T。 1．实验模型的变化 竖直方向的 自由落体运动 斜面上的匀 加速直线运动 水平面上的匀 减速直线运动 2.实验仪器的改进 如用频闪照相、手机录像或光电计时器等代替打点计时器，测量物体的位置和时间间隔。 3．数据处理的创新 如测量物体在不同时刻t的位移x，作出物体运动的­t图像，由图像确定物体的初速度v0和加速度a；测量物体在不同位置x的速度v，作出物体运动的v2­x图像，由图像可确定物体的初速度v0和加速度a。 【例2】 (2023·全国甲卷)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，AD＝________ 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) 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AD＝＝80.0 cm/s。 (2)根据第(1)小题结果补全实验点如图所示。 (3)从实验结果可知，小车运动的-Δt图线可视为一条直线，如图所示， 此直线用方程＝kΔt＋b表示，由图像可知k＝ cm/s2＝70.0 cm/s2，b＝59.0 cm/s。 (4)小车做匀变速直线运动，由位移公式x＝v0t＋at2，整理得＝v0＋at，即＝vA＋at，故根据图像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k。 答案：(1)24.00　80.0　(2)见解析图 (3)70.0　59.0　(4)b　2k [应考反思]该题所作图像为­Δt图线，而非v­t图线，根据物理规律确定两个变量的函数关系，是突破问题(4)的关键。 【例3】 (2024·上海杨浦期末)小明同学在学习完“自由落体运动”的内容后，用手机拍摄物体自由下落的视频，利用逐帧播放功能截取图片，根据图中小球的位置来测量当地重力加速度，实验装置如图1所示。 (1)家中有不同材质的小球，其中最适合用作实验中下落物体的是______。 A．小塑料球　　B．乒乓球　　C．小钢球 (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打开手机摄像功能，开始摄像 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把刻度尺竖直固定在墙上 (3)停止摄像，利用视频逐帧播放，从中截取三帧连续的图片，图片中的小球和刻度如图2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：第2幅图片中小球的下落速度为______ m/s，重力加速度为______ m/s2。(结果均保留两位有效数字) (4)在实验中，测出的重力加速度比当地实际重力加速度________(选填“相等”“偏大”或“偏小”)，可能的原因是________________________________ _________________________________________________________________。 解析：(1)本实验通过自由落体运动来测量当地的重力加速度，需要尽量减小空气阻力的影响，所以密度大、体积小的小钢球最适合。 (2)要完成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；因为下落时间很短，所以一定要先打开摄像头开始摄像，然后再将小球从刻度尺旁静止释放，故正确的顺序为④③①②。 (3)由三张图片读出小球球心所在位置的刻度分别为2.50 cm、26.50 cm、77.20 cm，小球在第2幅图片中下落的速度为 v2＝＝m/s≈2.2 m/s 重力加速度g＝＝m/s2≈9.6 m/s2。 (4)实验中，由于有空气阻力的作用，使得重力加速度的测量值比实际值偏小。 答案：(1)C　(2)④③①②　(3)2.2　9.6　(4)偏小　小球受到空气阻力作用 1．某同学利用如图所示的装置研究小车的匀变速直线运动，实验中必要的措施是________。 A．长木板上方的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摩擦力 解析：选AB。为保证小车做匀变速直线运动，长木板上方的细线必须与长木板平行，故A正确；实验中应先接通电源再释放小车，故B正确；该实验测量速度随时间的变化，所以不需要小车的质量远大于钩码的质量，也不需要平衡摩擦力，故C、D错误。 2．用电火花计时器研究匀变速直线运动的实验中，某同学打出了如图所示的一条纸带。计时器打点的时间间隔为0.02 s，每隔4个点取1个计数点，依次得到了O、A、B、C、D等几个计数点。 (1)小车由静止开始运动，则纸带的________(选填“左”或“右”)端与小车相连。 (2)用刻度尺量得OA＝1.20 cm，OB＝2.80 cm，OC＝4.80 cm，OD＝7.20 cm，打B点时纸带的速度大小为________m/s，纸带运动的加速度大小为________m/s2。 (3)如果当时电网中交变电流的频率变大，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值比实际值________(选填“偏大”或“偏小”)。 解析：(1)小车从静止开始，即做加速运动，相邻计数点间距变大，可知小车与纸带的左端相连。 (2)打B点时纸带的速度vB＝＝×10－2 m/s＝0.18 m/s；由逐差法得加速度大小为a＝＝×10－2 m/s2＝0.40 m/s2。 (3)如果在某次实验中，交流电的频率变大，那么实际打点周期变小，根据Δx＝aT2知，真实的加速度值就会偏大，所以测量的加速度值与真实的加速度值相比偏小。 答案：(1)左　(2)0.18　0.40　(3)偏小 3．(2024·广东东莞检测)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)计算经过光电门时小车的速度为________m/s。 (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)。 (3)若L＝0.5 m，则小车下滑的加速度为________ m/s2。 (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”)。 解析：(1)遮光条经过光电门时的平均速度v＝，得到v＝0.5 m/s。 (2)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＝。 (3)由(2)中的表达式，代入数据可以得到a＝0.25 m/s2。 (4)由于光电门测速度只是测量平均速度，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，却又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。 答案：(1)0.5　(2)a＝　(3)0.25　(4)偏小 4．(2024·湖北荆州检测)物理小组的同学用如图甲所示的实验器材测定重力加速度。实验器材有：底座带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器，其中光电门1在光电门2的上方，小球释放器(可使小球无初速度释放)、网兜。实验时可用两光电门测量小球从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。 (1)若已知小球直径为d，小球经过光电门的时间为Δt，则可计算出小球经过光电门的速度v＝________。 (2)改变光电门1的位置，保持光电门2的位置不变，小球经过光电门2的速度为v，不考虑空气阻力，小球的加速度为重力加速度g，则h、t、g、v四个物理量之间的关系式h＝____________。 (3)根据实验数据作出­t图像如图乙所示，根据图像得出：小球经过光电门2的速度v为________m/s，重力加速度g的大小为____________ m/s2。 解析：(1)若已知小球直径为d，小球经过光电门的时间为Δt，则可计算出小球经过光电门的速度v＝。 (2)小球经过光电门2的速度为v，从光电门1运动至光电门2的时间为t，根据逆向思维，结合匀变速直线运动的规律得h＝vt－gt2。 (3)根据h＝vt－gt2整理得＝v－t，结合­t图像可知b＝v，k＝－5＝－，所以解得v＝15 m/s，g＝10 m/s2。 答案：(1)　(2)vt－gt2　(3)15　10 5．(2022·辽宁高考)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要________(填“天平”或“刻度尺”)。 (2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示。 编号 1遮光带 2遮光带 3遮光带 … Δt/(10－3 s) 73.04 38.67 30.00 … 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3＝________m/s(结果保留两位有效数字)。 (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g＝______________(用d、Δt1、Δt2表示)。 (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：____________________________________________________________。 解析：(1)该实验测量重力加速度，不需要天平测质量；需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度，故需要刻度尺。 (2)根据平均速度的计算公式可知 v＝＝＝1.5 m/s。 (3)根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的速度，有v1＝，v2＝，又因为v2＝v1＋g·，所以解得g＝。 (4)光栅板下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。 答案：(1)刻度尺　(2)1.5　(3)　(4)光栅板受到空气阻力的作用 $