实验1 探究小车速度随时间变化的规律-【优学精研】2027年高考物理一轮总复习教用课件（提升版）

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”实验专题，依据高考评价体系梳理了实验原理、数据处理、误差分析及创新设计四大核心考点，通过近五年高考及模拟题统计明确打点计时器使用、逐差法求加速度等高频考点占比，归纳选择、计算及实验设计等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题实战+创新迁移+素养融合”策略，如以2026年湖南娄底期末题为例，详解瞬时速度计算及加速度求解方法，培养科学思维与科学探究素养，提供频率变化误差分析等应试技巧，助力学生掌握得分要点，教师可借此实现高效复习指导。

实验1　探究小车速度随时间变化的规律 目 录 CONTENTS 实验基础·必备 实验技能·创新 课时跟踪训练 实验基础·必备 目 录 原理 装置 图 （1） 平衡摩擦力。 （2） 满足悬挂槽码质量远小于小车质量。（均选填 “需要”或“不需要”） 不需要　 不需要　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 操作 要领 （1）安装：按照实验装置，把打点计时器固定在长木板 ⁠ 的一端，接好电源； （2）连接：把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的 钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； （3）释放：把小车停在靠近打点计时器处，先 ⁠， 后 ；小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； （4）重复：更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 无滑 轮　 接通电源　 放开小车　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 数 据 处 理 （1）利用平均速度求瞬时速度：vn＝＝ 　​　。 （2）方法一：逐差法求加速度 a1＝，a2＝，a3＝，则a＝ ＝ ⁠。 方法二：利用速度—时间图像求加速度 作出速度—时间图像，通过图像的 ⁠求解小车的加速度 ​ ​ 斜率　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 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，防止槽码落地及小车与滑轮相撞。 （5）适当：悬挂的槽码要适当，避免纸带上打出的点太少或过于密集 误 差 分 析 （1）纸带运动时摩擦力不均匀，打点不稳定引起误差。 （2）计数点间距离的测量有偶然误差。 （3）作图有误差 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 实验技能·创新 目 录 一、教材原型实验 （2026·湖南娄底期末）在“探究小车速度随时间变化规律”的实验 中，打点计时器使用的交流电源的频率为50 Hz，实验装置和记录小车运动 的纸带如图所示，在纸带上选取7个计数点A、B、C、D、E、F、G，相邻 两计数点之间还有四个点未画出，已知相邻两计数点的间距如图所示。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）电磁打点计时器使用的是 （选填“交流电源”或“直 流电源”），工作电压为 （选填“8 V”或“220 V”）。安装纸带 时，需要将纸带置于 （选填“复写纸”或“墨粉纸盘”） 的 （选填“上方”或“下方”）。 解析： 电磁打点计时器使用的是低压交流电源，工作电压为8 V，安 装纸带时，应将纸带置于复写纸的下方。 交流电源　 8 V　 复写纸　 下方　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）下列关于本实验，说法正确的是 （填选项前字母）。 A. 实验时，先释放小车，再接通电源 B. 释放小车时，小车应靠近打点计时器释放 C. 本实验中，必须调节长木板水平 D. 实验前，应调节细线与长木板平行 E. 安装打点计时器时，应使限位孔在长木板的中心轴线上 BDE　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 实验时，先接通电源，再释放小车，选项A错误；释放小车 时，小车应靠近打点计时器，选项B正确；本实验中，不一定必须调节长 木板水平，只要小车能做加速运动即可，选项C错误；实验前，应调节细 线与长木板平行，选项D正确；安装打点计时器时，应使限位孔在长木板 的中心轴线上，以减小纸带和限位孔之间的摩擦力，选项E正确。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）相邻两计数点之间的时间间隔T＝ s，B点的瞬时速度为vB ＝ m/s，小车的加速度a＝ m/s2（计算结果保留2位有效 数字）。 解析： 相邻两计数点之间还有四个点未画出，故打相邻两计数点的 时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.10 s；根据匀变速直线运动中间时刻的速度等 于该过程中的平均速度，可得vB＝＝0.40 m/s；根据逐 差公式可得，小车运动的加速度为a＝＝ ×0.01 m/s2≈0.80 m/s2。 0.10　 0.40　 0.80　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （4）如果当时电网中交变电流的频率稍有增大，从50 Hz变成了60 Hz，而 做实验的同学并不知道，仍按照50 Hz进行数据处理，那么速度的测量值与 实际值相比 （选填“偏大”“偏小”或“不变”）。 解析： 如果当时电网中交变电流的频率稍有增大，从50 Hz变成了60 Hz，而做实验的同学并不知道，仍按照50 Hz进行数据处理，则实验计算 用的频率值偏小，得到的计数点间的时间间隔偏大，则速度的测量值偏 小，即速度的测量值小于真实值。 偏小　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2026·江苏无锡期中）某实验小组使用如图甲所示的装置探究小车 做匀变速直线运动的规律。实验所使用交流电的频率为50 Hz。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）该小组打出一条纸带，图乙是纸带的一部分，纸带上标出了连续的3 个计数点，依次为B、C、D，相邻计数点之间还有4个点没有画出。打点 计时器打C点时，小车的速度大小为 m/s（结果保留2位有效数 字），方向 （选填“向左”或“向右”）。 0.44　 向左　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 两个相邻计数点的时间间隔为T＝5×0.02 s＝0.1 s，根据 中间时刻的瞬时速度等于该过程中的平均速度可知vC＝＝ ×0.01 m/s＝0.44 m/s，根据相邻计数点的间距向右渐渐增 大，可知速度的方向向左。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）其余各点的速度都标在了v-t坐标系中，如图丙所示。t＝0.10 s时， 电火花计时器恰好打B点。请你将（1）中所得结果标在图丙所示坐标系中 （其他点已标出），并作出小车运动的v-t图线；利用图线可知，小车的速 度随时间均匀增加，其加速度大小a＝ m/s2。（结果保留2位有效 数字） 1.1　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 描点作图如图 由图像的斜率可知加速度为 a＝＝ m/s2≈1.1 m/s2。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 二、创新拓展实验 创新角度1： 计时方法的改进　　 采用滴水法获得两点间的时间间隔 打点计时器 见〔典例3〕 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 创新角度2： 实验器材及速度的测量方法的改进 见〔典例4〕 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2025·江西南昌二模）一辆小车上装有一个滴墨水的容器，每分钟 滴出120滴墨水。重物通过滑轮用细绳牵引小车向右做匀加速直线运动， 结果在水平桌面上留下一串墨滴，如图所示，测出ab＝0.11 m，bc＝0.15 m，cd＝0.19 m，不计空气阻力。（计算结果均保留2位小数） 请回答下列问题： （1）b、c墨滴刚滴下时小车的速度分别 是 m/s、 m/s； 0.26　 0.34　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 每分钟滴出120滴墨水，则滴水的时间间隔为t＝＝0.5 s，小车在b点的瞬时速度为vb＝＝ m/s＝0.26 m/s，小车 在c点的瞬时速度为vc＝＝ m/s＝0.34 m/s。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）小车运动的加速度为 m/s2； 解析：加速度为a＝＝＝0.16 m/s2。 0.16　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）墨水刚离开容器的位置距离桌面有一定的高度，这一因素会导致速 度的测量值 、加速度的测量值 （选填“偏大”“偏小” 或“不变”）。 解析： 考虑墨滴在空中停留的时间，会 导致位移测量值偏大，即相邻两滴墨水之间 的距离大于车的实际位移，从而会导致速度 的测量值偏大，但相邻两段位移之差不变， 所以加速度的测量值不受上述因素的影响， 即加速度不变。 偏大　 不变　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2025·江西南昌一模）研究物体的运动时，除了使用打点计时器计 时外，也可以使用数字计时器。计时系统的工作要借助于光源和光敏管 （统称光电门）。光源和光敏管相对，它射出的光使光敏管感光。当滑块 经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光 时间的长短，通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间，可以 算出滑块经过时的速度。如图1，在滑块上安装宽度d为0.50 cm的遮光 条，滑块在牵引力作用下由静止开始运动并通过光电门，配套的数字计时 器记录了遮光条的遮光时间Δt为2.5 ms。 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）遮光条通过光电门的平均速度＝ m/s（保留2位有效数 字），由于遮光条的宽度很小，所以这个速度可以近似看作遮光条通过光 电门的瞬时速度v。 解析： 遮光条通过光电门的平均速度为 ＝＝ m/s＝2.0 m/s。 2.0　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）考虑到“光电门的光源射出的光有一定的粗细，数字计时器内部的 电子电路有一定的灵敏度”，若当遮光条遮住光源射出光的80％，即认为 光被遮住，则第（1）问中的测量值比真实值 （选填“偏大”或 “偏小”）。 解析： 由于光电门的光源射出的光有一定的粗细，且当遮光条遮住光源射出光的80％，认为光被遮住，即挡光时间变短，所以平均速度的测量值比真实值偏大。 偏大　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）用U型挡光片便可消除上述系统误差。某同学换用如图2所示的U型挡光片重复上述实验，若数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔为Δt'，则滑块通过光电门的瞬时速度v'＝ 。（用s、Δt'表示） 解析： 若采用U型挡光片，则数字计时器显示两次开始遮光的时间间 隔内，滑块的位移为2s，所以v'＝。 　 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 课时跟踪训练 目 录 1. （2026·河北石家庄模拟）利用如图所示的装置探究匀变速直线运动的 规律。 （1）除图中所示器材外，下列器材必要的是 ⁠； A. 电压适当的交流电源 B. 秒表 C. 天平 D. 刻度尺 AD　 解析：该实验不需要秒表与天平，需要通过打点计时器记录，而打点计时器需要接到交流电源上，处理数据时需要利用刻度尺测量长度。故选A、D。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）实验中打点周期为0.02 s，纸带宽为2 cm，小新实验小组得到如图所 示的纸带，选取5个计时点，测得A、C间的距离为6.0 cm，D、E间的距离 为3.2 cm。则打点B时纸带的速度为 m/s，纸带加速度为 ⁠ m/s2（均保留2位有效数字）； 1.5　 2.0　 解析： 由匀变速直线运动某点瞬时速度可以通过求解中间时刻的瞬 时速度得到，故有vB＝＝＝1.5 m/s，同理有＝＝ m/s ＝1.6 m/s，所以有a＝＝2.0 m/s2。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）小路实验小组每隔0.1 s取一个计数点，并按相邻计数点把纸带逐段剪下如图放好，纸带左上端点近似成一条直线，如图连接后，用刻度尺测出其斜率为k＝0.6，已知纸带宽为2 cm，则纸带加速度为 m/s2（保留2位有效数字）。 1.2　 解析： 因为剪断的纸带所用的时间都是T＝0.1 s，设两个相邻相等时 间内的位移差为Δx，则根据题意有Δx＝kd＝0.6×2×10－2 m＝1.2×10－2 m，再由Δx＝aT2，解得a＝1.2 m/s2。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 2. （2025·福建福州一模）如图甲所示为在气垫导轨上研究匀变速直线运 动的示意图，滑块上装有宽度为d的遮光条，滑块在钩码作用下先后通过 两个光电门，用光电计时器记录遮光条通过光电门2的时间Δt及遮光条从光 电门1运动到光电门2的时间t，用刻度尺测出两个光电门之间的距离x。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）用游标卡尺测量遮光条的宽度d，示数如图乙所示，则d＝ cm； 解析： 遮光条的宽度d＝11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm＝1.14 cm。 （2）保持其他实验条件不变，只调节光电门2的位置，滑块每次都从同一位置由静止释放。 1.14　 ①若记录几组x及对应t的数据，作出-t图像如图丙 所示，其斜率为k1，则滑块的加速度大小为a＝ （用k1表示）； ②若记录几组x及对应Δt的数据，作出-x图像如图丁所示，其斜率为 k2，则滑块的加速度大小为a＝ （用k2、d表示）。 2k1　 　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： ①滑块从光电门1运动到光电门2，由位移公式有x＝v0t＋ at2，变化得＝v0＋at，结合-t图像可得a＝2k1。 ②滑块从光电门1运动到光电门2，由速度与位移公式有－＝2ax， 变化得＝＋x，结合-x图像得a＝。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 3. （2026·江苏徐州期中）小亮同学研究自由落体运动的规律时，将小球 固定在刻度尺的旁边由静止释放，用手机拍摄小球自由下落的视频，然后 用相应的软件处理得到分帧图片，利用图片中小球的位置可得出速度、加 速度等信息，实验装置如图甲所示。 某次实验小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ如图乙所示， 已知相邻两帧之间的时间间隔为0.02 s，刻度尺为毫米刻度尺。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （1）图片Ⅱ中小球的瞬时速度约为 m/s。 （结果保留2位有效数字） 1.4　 解析： 刻度尺的最小刻度为1 mm， 根据第Ⅰ幅图到第Ⅲ幅图可知小球下落的高 度Δh＝10.60 cm－5.10 cm＝5.50 cm＝0.055 0 m，中间经过的时 间为t＝2T＝2×0.02 s＝0.04 s，则图片Ⅱ中小球下落速度约为vⅡ＝＝ m/s≈1.4 m/s。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）关于实验装置和操作，以下说法错误的是 ⁠。 A. 选择材质密度大的小球 B. 铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落 C. 刻度尺应固定在竖直平面内 D. 固定手机时，摄像镜头应正对刻度尺 B　 解析：选择材质密度大的小球，可以减小阻力的影响，故A正确；铅垂线的 作用是检验刻度尺是否竖直，故B错误；小球做自由落体运动，位移方向 为竖直方向，所以刻度尺应固定在竖直平面内，故C正确；手机摄像镜头 应正对刻度尺固定，使得拍摄照片时相机摄像头与刻度尺垂直，故D正 确。本题选错误的，故选B。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）为了得到更精确的加速度值，小亮利用多帧图片测算其对应的速度v 和下落的高度h，绘制了v2-h图像，如图所示。其中P、Q分别为两个大小相 同，质量不同的小球下落的图像，由图像可知 （填正确选项前字母）。 D　 A. 小球P的质量等于小球Q的质量 B. 小球P的质量小于小球Q的质量 C. 图像的斜率表示小球下落的加速度 D. 小球P的数据算出的加速度值更接近当地重力加速度 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 解析： 由牛顿第二定律得mg－f＝ma，故a＝g－，由于小球的质量越大，g－的值就越大，v2-h图像的斜率就越大，所以小球P的质量大于小球Q的质量，故A、B错误；根据v2＝2ah，可知v2-h图像的斜率表示小球下落的加速度的2倍，故C错误；质量越大的小球在下落过程中空气阻力与质量的比值越小，即加速度越接近重力加速度，所以小球P的数据算出的加速度值更接近当地重力加速度，故D正确。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 4. （2025·河北承德二模）图甲为用于测量小车加速度的实验装置示意 图。由于设备出现故障，目前仅有一个光电门能够正常工作。为了进行实 验，兴趣小组在小车上安装了一个特殊设计的栅栏（如图乙）。该栅栏由 宽度相同的不透明条带和宽度相同的透明条带交替排列组成，其中L≫d。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 实验步骤如下： （1）用游标卡尺测量不透明条带的宽度d，游标卡尺的示数如图丙所示， 其读数为 mm。 6.60　 解析： 由图丙可知，该游标卡尺为20分度，则分度值为0.05 mm，故 不透明条带的宽度为d＝6 mm＋12×0.05 mm＝6.60 mm。 （2）调整栅栏，使栅栏与导轨平行。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （3）将小车从斜面顶端由静止释放，用光电门测出遮光时间依次分别为 t1、t2、t3、t4、t5。 （4）小车的加速度a＝ 。（用d、L、t1和t2表示） 　 解析： 由运动学公式v＝，可得v1＝，v2＝，由－＝2aL，可得a＝。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （5）为了精确求出加速度，测出释放小车时，各不透明条带到光电门沿 斜面方向的距离x1、x2、x3、x4、x5，根据所测量的数据作出-x图像，得到 图像的斜率为k，则a＝ 。（用k、d表示） 　 解析： 由v2＝2ax，可得＝x，所以斜率k＝，则a＝。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （6）如果栅栏没有调整到与斜面平行，由此引起的误差会使加速度的测 量值 （选填“＜”“＞”或“＝”）真实值。 解析： 如果栅栏没有与斜面平行，由-x图像可得斜率变小，所以加速度的测量值小于真实值。在真实数据中，d与L成比例增加，由公式a＝ 可得，加速度的测量值小于真实值。 ＜　 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） 5. （2025·湖南高考11题）某同学通过观察小球在黏性液体中的运动，探究其动力学规律，步骤如下： （1）用螺旋测微器测量小球直径D如图1所示，D＝ ⁠ mm。 2.205（2.204～ 2.207）　 解析：由螺旋测微器的读数规则可知小球的直径D＝2 mm＋0.01×20.5 mm＝2.205 mm。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （2）在液面处由静止释放小球，同时使用频闪摄影仪记录小球下落过程 中不同时刻的位置，频闪仪每隔0.5 s闪光一次。装置及所拍照片示意图如 图2所示（图中的数字是小球到液面的测量距离，单位是cm）。 （3）根据照片分析，小球在A、E两点间近似做匀速运动，速度大小v ＝ m/s（保留2位有效数字）。 1.0×10－2　 解析：由于小球在A、E两点间近似做匀速直线运动，则有v＝，由题图2 可知xAE＝7.02 cm－5.00 cm＝2.02 cm＝2.02×10－2 m，A、E两点间有4个 时间间隔，则tAE＝4Δt＝4×0.5 s＝2.0 s，代入数据，可求得v＝1.0×10－2 m/s。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （4）小球在液体中运动时受到液体的黏滞阻力f＝kDv（k为与液体有关的 常量），已知小球密度为ρ，液体密度为ρ0，重力加速度大小为g，则k的表 达式为k＝ （用题中给出的物理量表示）。 　 解析： 由于小球在A、E两点间近似做匀速直线运动，则小球在A、E两点间运动时受力平衡，对在A、E两点间运动的小球受力分析可知，小球受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的黏滞阻力，则由力的平衡条件可知m球g＝F浮＋f，其中m球＝ρV球＝ρ·π，F浮＝ρ0gV排＝ρ0gV球＝ ρ0g·π，f＝kDv，联立可得k＝。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） （5）为了进一步探究动力学规律，换成直径更小的同种材质小球，进行 上述实验，匀速运动时的速度将 （选填“增大”“减小”或“不 变”）。 减小　 解析： 由于k为与液体有关的常量，所以换成直径更小的同种材质小球进行 实验时k不变，又换成直径更小的同种材质小球进行实验时ρ、ρ0、g不变， D减小，则由k＝可知匀速运动时的速度v减小。 1 2 3 4 5 目 录 高中总复习·物 理（提升版） $