第1章 实验一 探究小车速度随时间变化的规律(word教师用书)-【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讲义围绕“探究小车速度随时间变化的规律”实验，整合匀变速直线运动规律、打点计时器操作、速度与加速度测量等核心考点。按实验原理、操作规范、数据处理（逐差法、v-t图像）的逻辑架构知识，通过考点梳理、方法指导（如瞬时速度计算）、真题训练（原型与创新题）帮助学生突破难点，体现系统性复习。 资料以科学探究和科学思维为导向，创新融合传统实验与现代技术（如智能手机测加速度），设计分层练习（基础原型题与拓展创新题）。例如用逐差法处理纸带数据培养数据处理能力，通过v-t图像斜率求加速度强化图像分析，助力学生高效掌握实验技能与解题方法，为教师把控复习节奏提供清晰路径。

实验一　探究小车速度随时间变化的规律 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 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 学生用书第16页 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。 (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 (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________。 (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”)。 答案：(1)交流　 0.02　(2)BD　(3)刻度尺 (4)越小越好　有关 解析：(1)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)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，用刻度尺测量纸带上计数点间距离。 (4)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。 (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：_______________________。 (3)根据图线求出小车运动的加速度a＝________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____________________。 (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”)。 答案：(1)0.10　26.30　(2)见解析图　小车速度随时间均匀增大　(3)0.48(0.46～0.50均可) (4)12.00(11.50～12.50均可)　打A点时小车的速度　(5)偏大 解析：(1)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)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。 学生用书第17页 (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) (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。 答案：(1)　　(2)远 解析：(1)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____________。 (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_____________________________________________________________。 (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。 答案：(1)v3＝ (2)a＝　(3)无 解析：(1)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＝。 (2)由逐差法可知，x4－x1＝3a1·(2T)2，x5－x2＝3a2·(2T)2，x6－x3＝3a3·(2T)2，故a＝＝。 (3)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。 学科网（北京）股份有限公司 $