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学用Word（提升版）

该高中物理高考复习学案系统梳理了“探究小车速度随时间变化的规律”实验专题，将实验原理、操作要领、数据处理（平均速度求瞬时速度、逐差法及v-t图像求加速度）、误差分析等核心考点按认知逻辑构建体系，通过填空式问题链和实验任务单设计，引导学生自主梳理实验规范与数据处理方法，形成完整的实验探究知识网络。 亮点在于诊断性实验真题与创新拓展设计，如设置原型实验题（打点计时器应用、速度加速度计算）和创新实验（滴墨水计时、光电门测速），培养学生科学探究和科学思维素养。每个模块配有“尝试解答”自测题和误差分析反思表，帮助学生自主诊断薄弱环节，教师可依据答题情况精准指导，有效提升复习实效。

实验1　探究小车速度随时间变化的规律 【实验基础·必备】 不需要　不需要　无滑轮　接通电源　放开小车　　　斜率 【实验技能·创新】 【典例1】　（1）交流电源　8 V　复写纸　下方　（2）BDE （3）0.10　0.40　0.80　（4）偏小 解析：（1）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。 （2）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。 （3）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。 （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，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。 【典例2】　（1）0.44　向左　（2）1.1 解析：（1）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。 （2）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。 【典例3】　（1）0.26　0.34　（2）0.16　（3）偏大　不变 解析：（1）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。 （2）加速度为a＝＝＝0.16 m/s2。 （3）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。 【典例4】　（1）2.0　（2）偏大　（3） 解析：（1）遮光条通过光电门的平均速度为 ＝＝ m/s＝2.0 m/s。 （2）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。 （3）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'＝。 学科网（北京）股份有限公司 $ 实验1　探究小车速度随时间变化的规律 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”） 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 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 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 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。 （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”）。 （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 （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）。 （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”）。 尝试解答 （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。 （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”）。 （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） 尝试解答 二、创新拓展实验 创新角度1： 计时方法的改进　　 见〔典例3〕 创新角度2： 实验器材及速度的测量方法的改进 见〔典例4〕 （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； （2）小车运动的加速度为　　　　 m/s2； （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”）。 尝试解答 （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。 （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。 （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”）。 （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） 尝试解答 提示：完成课后作业　第一章　实验1 3 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $