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】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

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，依据高考评价体系梳理打点计时器使用、速度计算、v-t图像分析、加速度求解等核心考点，通过实验原理、操作规范、数据处理的系统梳理，明确高考对科学探究能力的考查要求，归纳教材原理实验和创新实验两大常考题型。 课件亮点在于“真题研析+素养提升”设计，如结合2026年广东调研题，以手机测量加速度为例，运用科学推理推导加速度表达式，培养模型建构能力。通过误差分析、图像法应用等典型题型解析，帮助学生掌握逐差法、平均速度替代瞬时速度等应试技巧，教师可依托课时测评精准定位薄弱环节，助力高效备考。

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　广东专版 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 原理装置 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 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。 4．由纸带求加速度 (1)逐差法(6段位移) a＝。 (2)图像法：根据v -t图像 的斜率求小车的加速度 原理装置 操作要求 数据处理 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、小车与滑轮相撞。 5．适当：悬挂的槽码质量要适当，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间的距离时有误差。 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 某一学习小组的同学想通过打点计时器在纸带上打出的点迹来探究小车速度随时间变化的规律，实验装置如图所示。 (1)常见的打点计时器使用的都是______(选填“直流”或“交流”)电源，当电源频率为50 Hz时，每隔______s打一个点。 例1 交流 0.02 常见的打点计时器使用的都是交流电源。当电源频率为50 Hz时，每隔Δt＝ s＝0.02 s 打一个点。 (2)关于本实验，下列说法正确的是_____。 A．释放纸带的同时，接通电源 B．先接通电源打点，后释放纸带运动 C．先释放纸带运动，后接通电源打点 D．纸带上的点迹越密集，说明纸带运动的速度越小 BD 应先接通电源打点，待打点稳定后，再释放纸带运动，这样纸带可以得到充分利用，记录更多的数据，以减小实验误差，A、C错误，B正确；纸带上相邻两计时点间的时间间隔相同，纸带上的点迹越密集，说明在相同时间内纸带通过的距离越小，说明纸带运动的速度越小，D正确。 (3)要测量小车的速度，除打点计时器(含所用电源、纸带、墨粉纸盘)外还必须使用的测量工具是________。 刻度尺 要测量小车的速度，除打点计时器(含所用电源、纸带、墨粉纸盘)外还必须使用的测量工具是刻度尺，用刻度尺测量纸带上计数点间距离。 (4)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。 某小组在规范操作下得到一条点迹清晰的纸带如图甲所示，在纸带上依次选出7个计数点，分别标上A、B、C、D、E、F和G，每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50 Hz。(以下计算结果均保留2位小数) (1)每相邻两计数点间的时间间隔为______s，打D点时小车的速度vD＝_______cm/s。 例2 0.10 26.30 纸带上每相邻的两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器所用电源的频率是50 Hz，可知两计数点间的时间间隔为T＝5× s＝0.10 s。在某段时间内中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速 度，可得打D点时小车的速度为vD＝ cm/s＝26.30 cm/s。 (2)分别算出其他各点的速度vB＝16.50 cm/s，vC＝21.40 cm/s，vE＝31.35 cm/s，vF＝36.30 cm/s，请在如图乙所示的坐标系中作出小车运动的v -t图像(以打A点时开始计时)。并说明小车速度变化的规律：_______________________。 答案：见解析图 小车速度随时间均匀增大 由vB＝16.50 cm/s，vC＝21.40 cm/s，vD＝ 26.30 m/s，vE＝31.35 cm/s，vF＝36.30 cm/s， 在坐标系中作出小车运动的v -t图像(以打A 点时开始计时)如图所示。由v -t图像可知， 在误差允许的范围内，小车速度随时间均匀 增大，即小车做匀加速直线运动。 (3)根据图线求出小车运动的加速度a＝____________________m/s2。 0.48(0.46～0.50均可) 根据图线可得小车运动的加速度为 a＝×10-2 m/s2≈0.48 m/s2。 (4)将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是_______________________cm/s，此速度的物理意义是____________________。 12.00(11.50～12.50均可) 打A点时小车的速度 将图线延长与纵轴相交，交点的纵坐标是12.00 cm/s，此速度的物理意义是打A点时小车的速度。 (5)实验完毕后，某同学发现实验时电源的实际频率小于50 Hz，那么速度的测量值比实际值________(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 偏大 实验时电源的实际频率小于50 Hz，则有Δt＝>0.02 s，即打点周期实际大于0.02 s，若仍按0.02 s计算，由v＝可知，速度的测量值比实际值偏大。 类型二　拓展创新实验 (2026·广东省调研一)如图甲是用一部智能手机的软件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，记录下前后两磁粒经过手机的时间间隔Δt，图像如图乙。 例3 (1)实验时，第一次将手机置于位置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，则加速度的表达式为a＝_____________________。(用题中所给物理量的字母表示) 　 　 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v22－v12＝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______(选填“远”或“近”)一些。 远 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，此时用平均速度代替瞬时速度的误差较小。 (2026·广州市模拟预测)某实验小组利 用手机的录像功能拍下小球在斜面上做匀加 速直线运动的过程。为便于记录小球各个时 刻在斜面上的位置，将录像中的连续7幅画面 合成到同一张图中，每相邻两幅画面间隔时间为2T，如图所示。依次测得小球各相邻位置间的实际距离为x1、x2、x3、x4、x5、x6。 (1)小球在位置3的速度表达式为____________。 例4 由匀变速直线运动平均速度等于中间时刻的瞬时速度可知，小球在位置3的速度等于位置2到位置4的平均速度，即v3＝。 v3＝ (2)要求充分利用测量数据，写出小球运动过程中的加速度表达式为 ____________________。 由逐差法可知，x4－x1＝3a1·(2T)2，x5－x2＝3a2·(2T)2，x6－x3＝3a3·(2T)2，故a＝＝。 a＝　 (3)若先释放小球，再用手机录像，试问释放小球与开启手机录像先后顺序对本实验计算加速度的结果______(选填“有”或“无”)影响。 释放小球与开启手机录像先后顺序对小球的运动性质没有影响，只要能记录小球做匀变速直线运动时各个时刻在斜面上的位置，就可以用逐差法计算加速度。 无 返回 课 时 测 评 返回 1．(10分)某探究小组的同学利用如图甲所示的装置“探究小车速度随时间变化的规律”，图乙是某次实验获取的一段纸带。请你根据题图回答以下问题： (1)根据图乙中记录的实验数据，可以推算出此次实验所用的刻度尺是____。 A．毫米刻度尺　　B．厘米刻度尺 根据题图乙中的数据，可知刻度尺的精确度是毫米，因此刻度尺是毫米刻度尺。故选A。 A 2 3 4 5 6 1 (2)实验中打点计时器每隔0.02 s 打一个点，打出的纸带如图乙 所示，则可大致判断出小车做 ________________(选填“匀速直线运动”或“匀变速直线运动”)，这是因为____________________________________________________________　_________。若纸带上相邻两个计数点之间还有四个点未画出，则打B点时小车的速度大小是______m/s(计算结果保留2位有效数字)，速度方向是_________(选填“从A向C”或“从C向A”)。 匀变速直线运动 0.40 从C向A 　　在连续相等时间间隔内位移差大致相等，在误差允许的范围内满足Δx＝aT2 2 3 4 5 6 1 计算出AB、BC、CD、DE、EF、FG相邻间的位移差分别是0.77 cm、0.81 cm、0.79 cm、0.81 cm、0.82 cm，因为小车的运动规律在误差允许的范围内满足Δx＝aT2，所以小车做匀变速直线运动。相邻两计数点间的时间间隔为T＝0.02×5 s＝0.1 s，由中间时刻的瞬时速度等于平均速度，可得打B点时小车的速度大小是vB＝ m/s≈0.40 m/s，小车做加速运动，相邻两计数点间的间距越来越大，因此速度方向是从C向A。 2 3 4 5 6 1 2．(10分)(2026·广东广州天河区高三一模)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。 不需要 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 3 4 5 6 1 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。 (2)小车的加速度大小为______ m/s2(保留2位有效数字)。 0.80 2 3 4 5 6 1 3．(10分)小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速直线运动的加速度，如图甲所示。 (1)用游标卡尺测量遮光片宽度d。测量结果如图乙所示，则d＝_____mm。 1.80 游标卡尺读数为d＝1 mm＋16×0.05 mm＝1.80 mm。 2 3 4 5 6 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＝____(用测出的物理量符号表示)。 　 遮光片经过光电门A、B的速度分别为vA＝，vB＝。 2 3 4 5 6 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 1 4．(10分)(2026·广东广州模拟) 用如图甲所示的实验装置来测 量匀变速直线运动的加速度。 (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，读得d＝_____mm。 ②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x。 ③滑块从A点由静止释放(砝码落地前挡光片已通过光电门)。 ④读出挡光片通过光电门所用的时间t。 ⑤改变光电门的位置，滑块每次都从A点由静止释放，测量相应的x值并读出t值。 6.60 根据游标卡尺读数规则，挡光片的宽度d＝6 mm＋12×0.05 mm＝6.60 mm。 2 3 4 5 6 1 2.38×104　 (2)根据实验测得的数据，以x为横坐标，为纵坐标，在坐标纸中作出-x图线如图丙所示，求得该图线的斜率k＝__________m-1·s-2；由此进一步求得滑块的加速度a＝______m·s-2。(计算结果均保留3位有效数字) 0.518 2 3 4 5 6 1 该图线的斜率k＝×104 m-1·s-2≈2.38 ×104 m-1·s-2 滑块通过光电门时的速度v＝ 结合v2＝2ax，可得＝x 则有k＝ 代入数据解得滑块的加速度a≈0.518 m·s-2。 2 3 4 5 6 1 5．(10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＝＝0.5 m/s。 2 3 4 5 6 1 (2)试写出计算小车下滑的加速度a的表达式为 _________(用d、T和L表示)。 a＝ 根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)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＝0.25m/s2。 2 3 4 5 6 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 1 6．(10分)小明利用手机测量当地的 重力加速度，实验场景如图甲所示。 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。 2 3 4 5 6 1 (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 A 为了减小空气阻力等因素影响，应该选用材质密度较大的钢球。故选A。 2 3 4 5 6 1 (2)作出2h -t2图线，如图乙所示，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，整理得2h＝gt2，故在2h -t2图像中斜率表示重力加速度，则根据图像有g＝ m/s2≈9.66 m/s2。 2 3 4 5 6 1 (3)在图甲中，将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量，若将手机放在地面上的A点(小球落点附近)，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＋ 下落过程中声音传播的时间t1＝，则小球下落的时间t′＝t＋t1＝t＋。 2 3 4 5 6 1 (4)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并简要说明理由：____________ __________。 不正确，理 设木条厚度为H，台阶距离地面高度h1时对应的时间间隔为t1，距离地面高度h2时对应的时间间隔为t2，有g＝，可知g与H无关。 由见解析 2 3 4 5 6 1 (5)小明同学也可以利用手机的连拍功能求重 力加速度。将小球顶部与刻度尺0刻度线对 齐，由静止释放，用手机连拍其下落过程： 手机每隔0.1 s拍摄一张照片，选取连续拍摄 的3张照片如图丙所示，读出三张照片中小球 顶部对应的刻度分别为78.00 cm、122.00 cm、175.70 cm，计算得到当地的重力加速度g＝______m/s2(结果保留3位有效数字)。 9.70 根据Δx＝gT2可得g＝ m/s2＝ 9.70 m/s2。 返回 2 3 4 5 6 1 谢 谢 观 看 探究小车速度随时间变化的规律 $