第一章 第6讲 实验一：探究小车速度随时间变化的规律-【红对勾讲与练·讲义】2026年高考物理大一轮复习全新方案基础版

018经对沟·讲与练·高三物理·基础版 角度2v-t图像中的追及和相遇问题 处，0~4s时间内两人的。-1图像如图所示。 关于这段时间内两人的运动情况，下列说法正 【例5】（多选）(2023·四川南充一模)在2023年中 确的是 () 国自行车巡回赛中，甲、乙两选手骑规格相同的 自行车沿同一方向做直线运动，其-图像如图 ↑/m·s-1) 所示，己知两人在1时刻并排骑行，则( 甲 第 甲 4 章 3 2v 2341/s 0 A.甲、乙两人运动方向相反 A.在t=0时，乙在甲后 B.4s时刻甲一定在乙的前方 B.在t1到t2时间内，两人相隔越来越近 C.甲、乙两人在3s时刻相距最近 C.在t2时刻后，两人相隔越来越远 D.甲做匀减速直线运动，乙做变加速曲线运动 D.在t2到t3时间内的某时刻，两人再次并排 幻听课记录 骑行 听课记录： 》温馨提示 【例6】(2024·广西柳州三模)甲、乙两同学在同 学习至此，请完成训练5 平直公路上骑行，t=0时刻乙在甲前方4m 第6讲 实验一：探究小车速度随时间变化的规律 整合》必备知识>》 1.实验原理（如图所示） (2)电火花计时器（如图所示） 小车纸带电源插头 正脉冲输出 负脉冲输出 插座（红色） 插座（黑色） 墨粉 脉冲输 不纸盘 7纸盘轴 出开关 压纸条 弹性片 纸带 电源插头 2.实验器材 电火花计时器（或电磁打点计时器）、一端 电磁打点计时器：约8V交流电源 (3)工作条件： 带有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻 电火花计时器：220V交流电源 度尺、导线、电源、复写纸 3.实验步骤 (1)电磁打点计时器（如图所示） (1)按照如图所示实验装置，把打点计时器固定 线圈 接电源 在长木板无滑轮的一端，接好电源。 振片 (2)把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端 振针 挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小 永久磁体 车后面。 复写纸 纸带 (3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电 限位孔 源，后放开小车。 第一章运动的描述匀变速直线运动 019 (4)小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带。 x4十x5十x6一(x1十x2十x3） 9T2 ,即为物体的加 (5)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。 速度。 4.数据处理 ②分段法：在数据处理时可以对纸带重新分段， (1)匀变速直线运动的判断 把6段距离分为“前三”和“后三”，“后三”减“前 ①若物体在连续相等时间T内的位移之差△x 三”也为相邻相等时间间隔内的位移差，时间间 第 为一恒量，即△x=aT2,则物体做匀变速直线 隔为3T。 运动。 ③图像法利用，=飞，十求出打各点时纸 章 2T ②利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度， 作出物体运动的一t图像，若图像是一条倾斜 带的瞬时速度，然后作出v-t图像，用v-t图 的直线，则物体做匀变速直线运动。 像的斜率求物体运动的加速度。 (2)由纸带计算某点的瞬时速度 5.注意事项 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速 (1)平行：纸带、细绳要和长木板平行 度等于该段时间中间时刻的瞬时速度即，= (2)两先两后：实验中应先接通电源，后让小车 x十x+1来计算。 运动；实验完毕应先断开电源，后取下纸带。 2T (3)防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停 (3)利用纸带求物体加速度的方法 止运动，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。 ①逐差法：根据x4一x1=x5一x2=x6一x3= (4)减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以 3aT(T为相邻计数点之间的时间间隔)，求出 减小长度测量的相对误差，计算加速度大小时 a=ti-zr 以能在约50cm的纸带上清楚地取出 3T2 3T2,ag=6x 3T2 ,然后取 67个计数点为宜。 平均值，即a=a十a:十a= (5)小车从靠近打点计时器位置释放。 研析>核心考点 老点一 教材原型实验 【例1】(2024·广东二模)用如图甲所示的实验 (1)图乙中所示是 装置进行“测量小车做直线运动的瞬时速度” A.电磁打点计时器 B.电火花计时器 实验，完成下列相关内容： (2)(多选)下列实验要求或操作，正确的有 接电源 打点计时器 Q 纸带 A.必须使用交流电源 细绳 B.钩码质量必须远小于小车质量 C.必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 中钩码 长木板 D.小车应靠近打点计时器释放 甲 E.先接通电源，再释放小车 接电源 (3)小组通过实验得到了如图丙所示的一条纸 振针 带（每两个相邻计数点间还有4个点没有画出 来)，相邻两个计数点间的距离已在图中标出。 永久磁体 单位：cm 纸带 限位孔 A B 复写纸 乙 丙 020红对构·讲与练·高三物理·基础版 ①根据连续相等的时间间隔内的 基 (2)他经过测量并计算得到计时器在打B、C、 本相等，可认为小车做匀变速直线运动。丙图 D、E、F各点时物体的瞬时速度如下表。以A 中纸带 (选填“左”或“右”)侧是与小 点对应的时刻为=0，试在图乙所示坐标系中 车相连的一端。 合理地选择标度，作出？一1图像，并利用该图 ②已知交流电源的频率为50Hz,则在打下C 像求出物体的加速度a= m/s2(结果 第 点时小车的速度大小为 m/s(结果保 保留两位有效数字)。 留三位有效数字)，小车运动的加速度大小为 对应点 B C D E F 章 m/s2(结果保留两位有效数字)。 速度/ 0.141 0.180 0.2180.2620.301 听课记录： (m·s1） wm· 【例2】(2024·浙江模拟)在做“研究匀变速直线 d 运动”的实验时，某同学得到一条用某种计时 -d. 器打下的纸带如图甲所示，并在其上取了A、 (3)如果当时电网中交流电源的电压变成 B、C、D、E、F、G共7个计数点，每相邻两个 210V,而做实验的同学并不知道，那么加速度 计数点间还有4个点没有画出，计时器接在 的测量值与实际值相比 (选填“偏大” 220V、50Hz交流电源上。 “偏小”或“不变”)。 (1)则该计时器是 (选填“电火花”或 幻听课记录： “电磁打点”)计时器，设它打点的周期为T,计 算F点的瞬时速度F的公式为vr= (用字母表示)。 考点二 拓展创新实验 1.高考启示 (2)获得加速度方法的改进 高考实验题一般源于教材而不拘泥于教 长木板倾斜，靠小车（或滑块）的重力获得 材，是在教材实验的基础上创设新情境。因此， 加速度（如图甲、乙所示）替代靠重物的拉力获 要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能 得加速度。 力的培养，善于用教材中实验的原理、方法和技 打点计时器 小车多 纸带滑块 遮光 巧处理新问题。 光电门 光电门B 2.情境拓展 (1)实验器材的改进及速度的测量方法 电源插头 (3)计时方法的改进 遮 纸带 光电门 光电门滑 采用频闪照相法（图丙）和滴水法（图丁）获 条A细线日 轮 块 得两点间的时间间隔馨代打点计时器。 重物 滴水计时器 4 -重物 由遮光条的宽度d和遮 光条挡光时间△求速 由纸带求速度=+比 d 27 度=i )9】23456】 丙 丁 第一章运动的描述匀变速直线运动021 【例3】用如图甲所示的实验装置来测量匀变速 听课记录： 直线运动的加速度。 000 挡光片 光电门 计时器 骨块 滑轮 【例4】(2022·辽宁卷)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）。 第 气垫导轨 B 砝码 实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度， 章 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 0 3 cm 过光电传感器的时间间隔△1。 透光带 0 20 遮光措 乙 (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，则d= mm; ②用刻度尺测量A点与光电门所在位置B点 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要 之间的水平距离x; (选填“天平”或“刻度尺”)。 ③滑块从A点由静止释放（已知砝码落地前挡 (2)该同学测得遮光带（透光带）的宽度为 光片已通过光电门)； 4.50cm,记录时间间隔的数据见下表。 ④读出挡光片通过光电门所用的时间t; 编号 1遮光带2遮光带3遮光带 ⑤改变光电门的位置，滑块每次都从A点由静 △t/(X10-3s) 73.04 38.67 30.00 … 止释放，测量相应的x值并读出t值。 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光 （2)根据实验测得的数据，以立为横坐标，为 带通过光电传感器的平均速度大小为：= m/s(结果保留两位有效数字)。 纵坐标，在坐标纸中作出-x图像如图丙所 (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感 示，求得该图线的斜率k= m1·s2。由 器的时间间隔为△1、△12，则重力加速度g= 此进一步求得滑块的加速度a=m·s2。 (用d、△t1、△t2表示)。 (结果均保留三位有效数字) (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力 ↑(×10s9 加速度，请写出一条可能的原因： 20 听课记录： 》温馨提示 x/m 182503 0.4 0.5 0.6 0.7 学习至此，请完成训练6 丙两车不相撞，A车的初速度v。应满足 的条件是v√/6ax。 方法三：图像法 利用v-t图像求解，切 先作A、B两车的 v一t图像，如图所示， B 设经过t时间两车刚 好不相撞，则对A车 A 有vA=v'=vo-2at,0 f 对B车有vm='=at,以上两式联立 解得三经1时阿两车发生的位移 之差为原来两车间距离x,它可用图中 的阴影面积表示，由图像可知x =日w·=需所以要化 1 1 两车不相撞，A车的初速度v。应满足 的条件是vo≤√6az。 例2(1)2m/s2(2)100m 1 解析：1)依题意得让=2at, 解得a=2m/s。 (2)20s内，当两车速度相等时，两车的 距离最大，设经时间t。两车速度相等， 由运动学公式得v=at。, 在t。时间内，甲车的位移x1=to, 1 乙车的位移x,=2at6, 而xmax=工1一x2, 联立解得工mx=100m。 例3AD位移一时间图像交，点代表相 遇，故4s时甲、乙两物体相遇，A正 确，B错误；在0~5s内乙的位移大于 甲的位移，故乙的平均速度大于甲的 平均速度，C错误；甲物体0一2s速度 4 为p=2m/s=2m/s,2~6s速度 为-04m/⅓=一1m/,乙物你 4 2 速度为v=年m/s=0.5m/s,故甲 物体的速率始终大于乙物体的速率，D 正确。 例4D位移一时间关系图线反映位移 随时间的变化规律，图线的斜率表示 速度的大小和方向，在t时刻，两车图 像斜率不相等，则两车速率不相等，故 A错误；在0t:时间内，b车对应图 像斜率不变，做匀速运动，故B错误； 在0一tg时间内，当两车共速时，相距 最远，根据图线的切线斜率可知不是 t,时刻，故C错误：在t1一t3时间内，a 车与b车位移相同，所用时间相同，则 平均速度相同，故D正确。 例5ADv-t图像与横轴围成的面积 表示位移，0~t1时间内乙的位移大 已知两人在t时刻并排骑行，所以在 t=0时，乙在甲后，故A正确；已知两 人在t1时刻并排骑行，在t1到t2时间 内，乙的速度始终大于甲的速度，两人 相隔越来越远，故B错误；在t2时刻 后，甲的速度大于乙的速度，两人相隔 越来越近，甲追上乙后，甲在前，两人 452红对沟·讲与练·高三物理· 相隔越来越远，故C错误；已知两人在 t1时刻并排骑行，由图像可知，从t1到 t:时间内的某时刻，两人v一t图像与 横轴围成的面积相等，两人再次并排 骑行，故D正确。 例6B甲、乙两人速度均为正值，运动 方向相同，故A错误；v-t图像与t轴 围成的面积代表位移， ↑m·s) 甲 0 234t/s 由图知，△ABC的面积为S=8m, △ABC内阴影部分面积小于其面积的 一半，即△ABC内阴影部分面积小于 4m,可知，0一4s时间内甲图像和t轴 围成的面积与乙图像和t轴围成的面 积之差大于4m,即4s时刻甲一定在 乙的前方，故B正确；甲做减速运动， 乙做加速运动，当两人速度相同时，距 离最远，故C错误；U-t图像只表示直 线运动，不表示曲线运动，故D错误。 第6讲实验一：探究小车 速度随时间变化的规律 例1(1)A(2)ADE(3)①位移差 左②0.8441.7 解析：(1)题图乙中所示是电磁打，点计 时器，故选A。 (2)根据打，点计时器的工作原理可知 实验装置需要使用交流电源，故A正 确：在“测量小车做直线运动的瞬时速 度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不 需要考虑细绳上的拉力是否近似等于 钩码重力，所以不需要钩码质量远小 于小车质量，故B、C错误：为了能多打 出一些点便于数据处理，小车释放前 应靠近打点计时器，故D正确；实验中 应先接通电源，再释放小车，故E 正确。 (3)①根据连续相等的时间间隔内的 位移差基本相等，可认为小车做匀变 速直线运动。因为小车做加速运动， 计数点之间的距离越来越大，所以题 图丙中纸带左侧是与小车相连的 一端。 ②在打下C点时小车的速度大小为心= (7.58+9.30)×10 m/s=0.844m/s。 0.2 小车运动的加速度大小为a= (12.72+11.01)×102-(9.30+7.58)X102 0.22 m/s2≈ 1.7m/s2。 例2(1)电火花 ds-d 10T (2)见解析图0.40(3)不变 解析：(1)电火花计时器使用的是交流 电源，工作电压为220V。 每相邻两个计数点间还有4个点没有 基础版 画出，所以相邻的计数点间的时间间 隔为5T 根据匀变速直线运动中时间中，点的速 度等于该过程中的平均速度，得= dg一di 10T (2)用描点法作出v-t图像，如图 所示。 ↑(m·s-) 00.10.20.30.40.50.61/s 由速度一时间图像的斜率表示加速度，得 a=4"-0.3-0.1 △t 0.5 m/s2=0.40m/s2。 (3)如果当时电网中交流电源的电压 变成210V,而做实验的同学并不知 道，但频率不变，则打点的周期不变， 那么加速度的测量值与实际值相比 不变。 例3(1)①6.60(2)2.38×10 0.518 解析：(1)①主尺读数为6mm,游标尺 读数为0.05mm×12=0.60mm,最 终读数为6.60mm。 (2)滑块通过光电门时的瞬时速度为 =,根据速度一位移公式得2= 2a,有号-2a参理得时-华，保 据题图丙知该图线的斜率为k= 2.0-1.0)×10s2≈2.38×10m1·s, 0.42m 根搭长一二得。 kd2 2 2.38×10'×6.602×10-6 2 1m/s2≈ 0.518m/s2。 例4(1)刻度尺(2)1.5 2d(△t1-△t2) (3)tAt,(△t:） (4)光栅板下落过程中受到空气阻力 的作用 解析：(1)该实验测量重力加速度，不 需要用天平测质量，需要用刻度尺测 量遮光带（透光带）的宽度。 d4.5×10-2 (2)u一ta 30x103m/s=1.5m/s。 (3)匀变速直线运动中，某段时间内的 平均速度等于中间时刻的速度，有 A+4）, 2=1十g（2 2d(△t1-△t2) 可得g=△t1△t,(At1十△t2) (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。