1.6 实验1：探究小车速度随时间变化的规律 课件 -2027届高三物理一轮复习

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，依据高考评价体系梳理了匀变速直线运动判断、瞬时速度测量、加速度计算（逐差法、图像法）等核心考点，通过教材原型与创新实验分析明确高频考查方向，归纳纸带数据处理、误差分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题演练+素养提升”的复习策略，如以北京卷改编题解析纸带运动方向判断和瞬时速度计算，运用科学思维（科学推理）和科学探究（证据处理）素养，指导学生掌握逐差法和图像法突破加速度计算难点。特设易错辨析和实验创新案例，助力学生高效得分，教师可据此实施精准复习教学。

第6讲　实验1:探究小车速度随时间变化的规律 强基础·教考衔接 研考点·精准突破 目 录 索 引 强基础·教考衔接 一、实验目的 1.练习使用打点计时器,学会通过纸带上的点测瞬时速度。 2.研究物体匀变速直线运动的规律。 二、实验器材 电火花计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、槽码、刻度尺、导线、电源、复写纸。 三、实验思路 1.打点计时器原理 2.用“平均速度法”测速度 瞬时速度没法直接测量,因此根据极限的思想,可通过测量对应的很短时间内的平均速度来测瞬时速度。在公式v=中,当Δt→0时v是瞬时速度。 四、进行实验 1.如图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,木板上放一个可以左右移动的小车,小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。 2.把小车停在靠近打点计时器的位置。启动计时器,然后放开小车,让它拖着纸带运动。于是,打点计时器在纸带上打下一行小点。随后,立即关闭电源。 3.增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做几次实验。 五、数据记录 1.选择一条比较理想的纸带,确定好计数点。 2.求各计数点的瞬时速度并记录。 六、数据处理 1.由实验数据得出v-t图像 (1)根据记录的v、t数据,在直角坐标系中描点。 (2)根据描点作一条直线。 不要连成折线 2.小车运动的速度随时间变化的规律 小车运动的v-t图像是一条倾斜的直线,如图所示,可以得出结论:小车的速度随时间均匀变化。 七、误差分析 1.纸带运动时摩擦不均匀、打点不稳定引起误差。 2.计数点间距测量有偶然误差。 3.作图有误差。 特别提醒　物理实验的3点注意: 1.关于误差 误差是实验测量值(包括直接和间接测量值)与真实值(客观存在的准确值)之差,通常分为系统误差和偶然误差,二者对比如下: 分类 系统误差 偶然误差 主要 来源 (1)实验原理不完善 (2)实验仪器不精确 (3)实验方法粗略 由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的 基本 特点 对测量结果的影响具有相同的倾向性,即总是偏小或总是偏大 实验结果有时偏大,有时偏小,并且偏大和偏小的概率相同 减小 方法 完善实验原理,提高实验仪器的准确程度,设计更科学的实验方法 多进行几次测量,求出几次测量的数值的平均值 2.关于误差分析 (1)对误差的分析首先应分清是系统误差还是 偶然误差,系统误差对多次测量值的影响可能是相同的,偶然误差对多次测量值的影响是不同的。 (2)从分析数据的观点看,误差分为绝对误差和相对误差。 ①绝对误差是测量值与真实值之差的绝对值。在直接用仪器测量某一物理量时,提高测量仪器的精度是减小绝对误差的主要方法。 ②相对误差等于绝对误差Δx与真实值x0之比,一般用百分数表示, η=×100%,它反映了实验结果的准确程度。 ③绝对误差只能判别一个测量结果的精确度,比较两个测量值的准确度则必须用相对误差。 3.关于有效数字 (1)有效数字的最后一位是测量者估读出来的,是偶然误差的来源。 (2)有效数字的位数:在一个数中,自左向右,从第一个不为零的数字起,到右边最末一位数字止(包括末位数为零的数字),共有几个数字,就是几位有效数字。 × × × √ × 研考点·精准突破 考点一　教材原型实验 1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如图所示,0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点,x1、x2、x3、x4、…为相邻两计数点间的距离,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 2.由纸带计算某点的瞬时速度 根据匀变速直线运动某段时间内的平均速度等于该段时间中间时刻的瞬时速度,即vn=来计算。 3.利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)逐差法 根据x4-x1=x5-x2=x6-x3=3aT2(T为相邻计数点之间的时间间隔),求出a1=,a2=,a3=,然后取平均值a=,即为物体的加速度。 在数据处理时可以对纸带重新分段,把6段距离分为“前三”和“后三”,“后三”减“前三”也为相邻相等时间间隔内的位移差,时间间隔为3T。 (2)图像法 利用vn=求出打各点时纸带的瞬时速度,然后作出v-t图像,用v-t图像的斜率求物体运动的加速度。 典题1 (2025北京卷改编)利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图所示。 (1)按照如图安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为　　　　(填各实验步骤前的字母)。  A.释放小车 B.接通打点计时器的电源 C.调整滑轮位置,使细线与木板平行 CBA (2)实验中打出的一条纸带如图所示,A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的　　　　(选填“左端”或“右端”)与小车相连。  (3)图中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度v=　　　　。 左端 (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动。如图3所示,将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点,另一端穿过打点计时器,实验时圆盘从静止开始转动,选取部分纸带如图4所示。相邻计数点间的时间间隔为0.10 s,则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为　　　 m/s2。(结果保留2位有效数字) 图3 图4 0.81 解析 (1)实验步骤中,首先调整滑轮位置使细线与木板平行,确保力的方向正确;接着接通打点计时器电源,让打点计时器先工作;最后释放小车。故顺序为CBA。 (2)小车做匀加速直线运动时,速度越来越大,纸带上点间距逐渐增大。题图2中纸带左端点间距小,右端点间距大,说明纸带左端与小车相连。 (3)根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为AC中间时刻的计数点,AC间位移为x2,时间间隔为2T,则v=。 (4)由逐差法可知a==0.81 m/s2。 考点二　实验的改进与创新 1.实验器材的改进及速度的测量方法 2.获得加速度方法的改进 长木板倾斜,靠小车的重力获得加速度(如图甲、乙所示) 靠重物的拉力获得加速度。 甲 乙 3.计时方法的改进 采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔 打点计时器。 丙　频闪照相法 丁　滴水法 典题2 (2025四川绵阳模拟)“筋膜枪”是利用内部电机带动“枪头”高频冲击肌肉,缓解肌肉酸痛的设备。某同学为了测量“枪头”的冲击频率,将带限位孔的塑料底板固定在墙面上,下端带重锤的纸带穿过限位孔并竖直拉直, “枪头”放在限位孔上方,靠近并正对纸带,如图甲所示。启动筋膜枪,松开纸带,让纸带在重锤带动下运动,“枪头”在纸带上打下系列点迹。更换纸带,重复操作。 (1)如图乙所示,实验时打出一条清晰的纸带,截取其中一段,测得相邻点迹间的距离依次为x1、x2、x3、x4,则图示纸带的　　　　(选填“左”或“右”) 端连接重锤;若重力加速度为g,则“枪头”的冲击频率f=　 。 (2)该次实验产生误差最主要的原因是　 。 A.纸带与限位孔间有摩擦力 B.测量各点间的距离不精确 C.“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动 左 2 C 解析 (1)根据题意可知,松开纸带,纸带在重锤作用下做匀加速运动,纸带上相邻两点间的距离逐渐增大,由题图乙可知,纸带左端连接重锤;纸带在重锤作用下做匀加速直线运动,由逐差法有(x3+x4)-(x1+x2)=g(2T)2,又有f=,联立解得f=2。 (2)实验产生误差最主要的原因是“枪头”打点瞬间阻碍纸带的运动,使得重物下落的加速度小于自由落体加速度。 典题3 (2026湖北黄冈月考)实验小组利用如图所示的装置测量当地重力加速度。用游标卡尺测量遮光条的宽度d,将遮光条安装在滑块上,用天平测出遮光条和滑块的总质量m'=200.0 g,槽码和挂钩的总质量m=50.0 g。主要的实验操作如下: (1)游标卡尺测量遮光条宽度如图所示,其宽度d=　　　　 mm。 (2)打开气泵,放上滑块,待气流稳定后调节气垫导轨,导轨上的滑块通过两光电门时遮光时间相等,其目的是　　　　　 　　　　。将滑块系在细线的一端,细线另一端绕过定滑轮系在槽码挂钩上。 10.20 将气垫导轨调至水平 (3)将滑块由静止释放,记录遮光条先后经过两光电门的遮光时间t1、t2,用米尺量出光电门1、2间的距离L,设滑块通过光电门1、2的速度v1、v2平方 的增量Δ(v2)=,则Δ(v2)=　　 　　(用题中测量的物理量的 符号d、t1、t2表示)。 (4)多次改变光电门1的位置重复实验,测量得到多组Δ(v2)和L的数据,根据数据在方格纸上作出如图所示的Δ(v2)-L图线,则测得的重力加速度g= 　　　　 m/s2(结果保留3位有效数字)。 9.62 解析 (1)由图乙可知游标卡尺精度为0.05 mm, 则d=10 mm+0.05 mm×4=10.20 mm。 (2)导轨上的滑块通过两光电门时遮光时间相等,其目的是将气垫导轨调至水平。 (3)根据题意可得v1=、v2=,则Δ(v2)=。 (4)根据表格中数据描点并用直线连接,如下图所示,因为=2aL,其中a=,整理可得Δ(v2)=L,可知图像斜率k=,由图像可知斜率k= m/s2,联立解得g=9.62 m/s2。 $