实验1：测量做直线运动物体的瞬时速度——2027届高中物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦“测量直线运动瞬时速度”实验专题，覆盖实验原理、数据处理（逐差法、图像法）、误差分析及创新方案等核心考点。对接高考评价体系，分析近五年实验题中“数据处理”占比超50%、“误差分析”占30%的高频考点分布，归纳教材原型与创新改进两类常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题溯源+素养导向”，如以2023全国甲卷典题为例，详解“平均速度法测瞬时速度”“逐差法求加速度”等突破方法，培养科学思维与科学探究素养。设“易错点警示”和“创新实验迁移”模块，帮助学生掌握答题技巧，教师可据此构建高效复习路径，助力高考冲刺。

实验1:测量做直线运动物体的瞬时速度 强基础•固本增分 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。 八、其他实验方案概述 方案1:用光电门、数字计时器测瞬时速度 光电门测速原理是用极短时间内的平均速度替代瞬时速度,根据v=可知,只要测出物体的宽度和物体通过光电门的时间即可测定物体的速度。 方案2:用频闪照相法测瞬时速度 利用频闪照相拍摄运动物体在不同时刻的位置,再根据照片和实物的比例推算出照片中不同时刻物体位置间的位移,根据运动学公式测得物体的速度。此种方法不仅适用于测直线运动的物体的速度,也适用于测匀变速曲线运动的物体的速度。 研考点•精准突破 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。 考点一 教材原型实验 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。 考向一实验原理和实验操作 典题1 在探究小车速度随时间变化的规律的实验中,实验装置如图甲所示,某同学将电火花计时器接在频率为50 Hz的电源上。在打出的纸带上每5个点取一个计数点,共取了1、2、3、4、5、6六个计数点,如图乙所示。 甲 乙 (1)图甲中电火花计时器所接的电源为　　　(选填“8 V”或“220 V”)交流电源;  (2)图乙中计数点2的读数为　　 　 cm;  (3)打下图乙中计数点3时,小车的速度大小为　　 　 m/s(结果保留两位有效数字);  (4)该同学从每一个计数点处将纸带剪开分成几段,将这些纸带由短到长紧靠但不重叠地粘在坐 标系中,如图丙所示,最后将纸带上端中心连起来,于是得到v-t图像,用该图像探究小车速度随时间变化的规律是否可行?　　　(选填“可行”或“不可行”)。  丙 220 V 3.66(3.65~3.70均可) 0.27(0.27~0.28均可) 可行 解析 (1)电火花计时器接220 V交流电源。 (2)刻度尺最小刻度为毫米,估读一位,所以计数点2的读数为3.65~3.70 cm均可。 (3)打下计数点3时,小车的速度大小为v==0.27 m/s。 (4)因为每段纸带的长度除以时间是这一段的平均速度,而平均速度可看成该段纸带中间时刻的瞬时速度,因为纸带对应的时间都是0.1 s,所以可以用纸带的长度代替速度,此方案可行。 考向二数据处理和误差分析 典题2 用雷达探测一高速飞行器的位置。从某时刻(t=0)开始的一段时间内,该飞行器可视为沿直线运动,每隔1 s测量一次其位置,坐标为x,结果如下表所示: t/s 0 1 2 3 4 5 6 x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233 回答下列问题: (1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动,判断的理由是　　　　　　　 　　　　　。  (2)当x=507 m时,该飞行器速度的大小v=　　　　 m/s。  (3)这段时间内该飞行器加速度的大小a=　　　 m/s2(保留两位有效数字)。 相邻1 s内的位移之差接近相等 547 79 解析 (1)由题表可知,飞行器第1 s内的位移为507 m,第2 s内的位移为587 m,第3 s内的位移为665 m,第4 s内的位移为746 m,第5 s内的位移为824 m,第6 s内的位移为904 m,则相邻1 s内的位移之差接近80 m,可判断飞行器在这段时间内近似做匀加速运动。 (2)当x=507 m时,飞行器的速度近似等于0~2 s内的平均速度,则v= m/s=547 m/s。 (3)由逐差法可知a= m/s2=79 m/s2。 高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材,即所谓情境新而知识旧。因此做实验题应注重迁移创新能力的培养,用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。 1.实验器材的改进及速度的测量方法 考点二 实验的改进与创新 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(图丙)和滴水法(图丁)获得两点间的时间间隔 打点计时器。 丙 丁 考向一实验器材的创新 典题3 某同学用如图甲所示的装置研究小车做直线运动的规律,实验步骤如下: ①将小车放在长板的P位置,让小车从P位置由静止开始下滑,通过计算机可得到小车与位移传感器间距离随时间变化的x-t图像如图乙所示,并求出小车的加速度a; ②改变长板的倾角,重复步骤①。 甲 乙 请回答下列问题: (1)本实验　　　　(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。  (2)分析图乙中的x、t数据可知,小车在相邻相等时间内的位移差为 　　　　 cm,可得小车的加速度大小为　　　　 m/s2(计算结果保留两位小数)。  不需要 2.60 2.60 解析 (1)本实验研究小车做直线运动的规律,不需要求小车所受的合外力,即不需要平衡小车所受到的摩擦力。 (2)小车0.1~0.2 s内的位移为Δx1=46.70 cm-42.80 cm=3.90 cm,小车0.2~0.3 s内的位移为Δx2=42.80 cm-36.30 cm=6.50 cm,小车在相邻相等时间内的位移差为Δx=Δx2-Δx1=6.50 cm-3.90 cm=2.60 cm,根据匀变速直线运动的推论Δx=aT2,得小车的加速度大小为a= m/s2=2.60 m/s2。 考向二实验数据处理方法的改进 典题4 (2023全国甲卷)某同学利用如图甲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乙所示。 甲 乙 (1)已知打出图乙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,小车发生位移所用时间和平均速度分别为Δt和,表中ΔxAD=　　　　 cm, =　　　　 cm/s。  位移区间 AB AC AD AE AF Δx/cm 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 /(cm·s-1) 66.0 73.0 87.3 94.6 24.00 80.0 (2)根据表中数据得到小车平均速度随时间Δt的变化关系,如图丙所示。在图丙中补全实验点。 丙 如解析图所示 (3)从实验结果可知,小车运动的-Δt图线可视为一条直线,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点时小车瞬时速度大小vA=　　　　,小车的加速度大小a=　　　(结果用字母k、b表示)。 71.5 58.7 b　 2k 解析 (1)ΔxAD=ΔxAB+ΔxBC+ΔxCD=24.00 cm =80.0 cm/s。 (2)如图所示。 (3)连接上图中各点,由图像得截距为58.7, 则b=58.7 cm/s,k= cm/s2 =71.5 cm/s2。 (4)由x=v0t+at2得=v0+at,则vA=b,a=2k。 $