第1单元 06 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度（加速度）（word教参）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习考点精讲（基础版）

该高中物理高考复习讲义聚焦匀变速直线运动瞬时速度与加速度测量核心考点，以实验原理（Δx=aT²、v-t图像）为基础，串联打点计时器使用、纸带数据处理（逐差法、图像法）等知识点，通过考点梳理、方法指导（如瞬时速度计算、加速度求解）、真题训练（含北京卷等高考真题）环节，帮助学生构建实验问题分析框架。 讲义突出实验创新与科学探究，融入光电门、滴水计时器等替代装置，结合例3用不同挡光片研究平均速度与瞬时速度关系，培养科学思维与实验能力。设置分层练习与误差分析指导，确保学生高效突破难点，为教师把控复习节奏提供系统教学方案。

实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度) 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度) 一、实验目的 1.练习正确使用打点计时器,学会利用打下点的纸带研究物体的运动. 2.测量匀变速直线运动的瞬时速度和加速度.(Δx=aT2或v⁃t图像). 二、实验原理 1.利用纸带判断物体运动性质的方法 (1)沿直线运动的物体,若任意相等时间内的位移相等,则物体做　　　　　　运动.  (2)①沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4、…,若Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=…,且对任意时间间隔T均成立,则说明物体在做　　　　　　运动,且Δx=aT2.  ②利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度,作出物体运动的v⁃t图像,若图像是一条倾斜的直线,则物体做　　　　　　运动.  2.由纸带计算瞬时速度和加速度 (1)“中间点”的瞬时速度:如图甲中的n点.n点的瞬时速度vn=　　　　　　　　.  (2)利用纸带求物体加速度的两种方法 ①逐差法:所测数据全部得到利用,精确度较高. a1=,a2=,a3=⇒a==　　　　　　　　.  ②图像法:利用vn=求出打各点时物体的瞬时速度,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. 三、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、交流电源、　　　　.  四、实验步骤 1.仪器安装 (1)把附有滑轮的长木板放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路. (2)把一条细绳的一端拴在小车上,细绳跨过滑轮,下端挂上合适的槽码,纸带穿过打点计时器,并将纸带的一端固定在小车的后面.实验装置如图所示,放手后,看小车能否在木板上平稳地　　　　滑行.  2.测量与记录 (1)把小车停在靠近打点计时器处,先　　　　,后　　　　,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一系列的点.随后立即关闭电源,换上新纸带,重复三次.  (2)从三条纸带中选择一条比较理想的,舍掉开头一些比较密集的点,从后边便于测量的点开始确定计数点.为了计算方便和减小误差,通常用连续打点五次的时间作为时间单位,即T=5×0.02 s=0.1 s.如图所示,正确使用毫米刻度尺测量并计算每相邻两计数点之间的距离. (3)利用一段时间内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度,求得打计数点1、2、3、4、5时小车的瞬时速度. (4)增减所挂槽码数,或在小车上放置重物,再做两次实验. 五、数据处理 1.由实验数据得出v⁃t图像 根据表格中的v、t数据,在平面直角坐标系中仔细描点,作一条直线,使同一次实验得到的各点尽量落到这条直线上,落不到直线上的点应均匀分布在直线的两侧,偏离直线太远的点可舍去不要.如图所示,这条直线就是本次实验的v⁃t图像, 它是一条倾斜的直线.因此小车做匀加速直线运动,加速度就是v⁃t图像的斜率. 2.公式法 若x2-x1=x3-x2=x4-x3=…,则小车做匀变速直线运动,加速度a=. 六、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.计数点间距测量有偶然误差. 3.作图有误差. 七、注意事项 1.平行:纸带、细绳要与长木板平行. 2.两先两后:实验中应先接通电源,后让小车运动;实验完毕应先断开电源,后取下纸带. 3.防止碰撞:在到达长木板末端前应让小车停止运动,防止槽码落地及小车与滑轮相撞. 4.减小误差:小车的加速度应适当大些,可以减小长度测量的相对误差,加速度大小以能在约50 cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜. 5.小车从靠近打点计时器位置释放. 例1 图中的甲、乙是高中物理实验中常用的两种打点计时器,请回答下面的问题: (1)图乙是　　　　　　(选填“电磁打点计时器”或“电火花计时器”),电源采用的是　　　　　　(选填“交流8 V”“交流220 V”或“四节蓄电池”).  (2)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,关于轨道末端滑轮高度的调节正确的是　　　　.  　　　　A　　　　　B　　　　　C (3)该同学用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况,在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点,相邻两点间的距离如图丙所示,每两个相邻的计数点之间还有4个点未画出,电源频率为50 Hz. ①试根据纸带上各个计数点间的距离,计算出打下F点时小车的瞬时速度,并填入下表中;(结果保留三位有效数字) 速度 vB vC vD vE vF 数值(m/s) 0.400 0.479 0.560 0.640 　　  ②将B、C、D、E、F对应的瞬时速度标在图丁所示的直角坐标系中,并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线; ③由速度—时间图像可得小车的加速度为　　　　　　.(结果保留两位小数)  [反思感悟] 　   例2 [2025·北京卷] 利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图甲所示. (1)按照图甲安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为　　　　(填各实验步骤前的字母).  A.释放小车 B.接通打点计时器的电源 C.调整滑轮位置,使细线与木板平行 (2)实验中打出的一条纸带如图乙所示,A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的　　　　(填“左端”或“右端”)与小车相连.  (3)图乙中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度v=　　　　.  (4)某同学用打点计时器来研究圆周运动.如图丙所示,将纸带的一端固定在圆盘边缘处的M点,另一端穿过打点计时器.实验时圆盘从静止开始转动,选取部分纸带如图丁所示.相邻计数点间的时间间隔为0.10 s,圆盘半径R=0.10 m.则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为　　　　 m/s2;打点计时器打B点时圆盘上M点的向心加速度大小为　　　　 m/s2.(结果均保留两位有效数字)  [反思感悟] 　     关于测量速度的其他方法 创新角度 实验装置图 创新解读 实验原理 的创新 1.滑块在斜面上靠重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力获得加速度 2.挡光片经过光电门的平均速度作为滑块速度 3.平均速度的大小与挡光片的长度有关 1.物块在斜面上靠重力沿斜面向下的分力与摩擦力的合力获得加速度 2.由纸带确定物块的加速度 3.结合牛顿第二定律求动摩擦因数 实验器材 的创新 1.用滴水针头替代打点计时器打纸带 2.小车在水平桌面上因摩擦做匀减速运动 实验过程 的创新 1.铁球靠重力产生加速度 2.铁球从A到B的时间可由数字毫秒表读出 3.铁球的加速度由⁃t图像分析得出 例3 某同学研究在固定斜面上运动物体的平均速度、瞬时速度和加速度之间的关系.使用的器材有:斜面、滑块、长度不同的矩形挡光片、光电计时器. 实验步骤如下: ①如图甲所示,将光电门固定在斜面下端附近,将一挡光片安装在滑块上,记下挡光片前端相对于斜面的位置,令滑块从斜面上方由静止开始下滑; ②当滑块上的挡光片经过光电门时,用光电计时器测得光线被挡光片遮住的时间Δt; ③用Δs表示挡光片沿运动方向的长度,如图乙所示,表示滑块在挡光片遮住光线的Δt时间内的平均速度大小,求出; ④将另一挡光片换到滑块上,使滑块上的挡光片前端与①中位置相同,令滑块由静止开始下滑,重复步骤②、③; ⑤多次重复步骤④; ⑥利用实验中得到的数据作出⁃Δt图,如图丙所示. 完成下列填空: (1)用a表示滑块下滑的加速度大小,用vA表示挡光片前端到达光电门时滑块的瞬时速度大小,则与vA、a和Δt的关系式为=　　　　.  (2)由图丙可求得,vA=　　　　　　　cm/s,a=　　　　　　　　cm/s2.(结果均保留3位有效数字)  例4 某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动,用自制“滴水计时器”计量时间.实验前,将该计时器固定在小车旁,如图甲所示.实验时,保持桌面水平,用手轻推一下小车.在小车运动过程中,滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴,图乙记录了桌面上连续的6个水滴的位置.(已知滴水计时器每30 s内共滴下45个小水滴) (1)由图乙可知,小车在桌面上是　　　　　　(选填“从右向左”或“从左向右”)运动的.  (2)该小组同学根据图乙的数据判断出小车做匀变速运动.小车运动到图乙中A点位置时的速度大小为　　　　m/s,加速度大小为　　　　m/s2.(结果均保留2位有效数字)  [反思感悟] 　   学科网（北京）股份有限公司 $ 实验一　测量做直线运动物体的瞬时速度(加速度) 【教材原型实验】 例1　(1)电火花计时器　交流220 V　(2)B　(3)①0.721 ②如图所示　③0.80 m/s2(0.75~0.85 m/s2均可) [解析] (1)图乙中有墨粉纸盒,所以是电火花计时器,电火花计时器电源采用的是交流220 V. (2)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中,为了使小车做匀变速直线运动,轨道末端滑轮高度应调节至使细线与轨道平行,故选B. (3)①相邻计数点间的时间间隔为T==0.1 s,小车在F点的瞬时速度等于在E、G两点间的平均速度,即vF==×10-2 m/s=0.721 m/s. ③v⁃t图像的斜率表示加速度,所以小车的加速度为a== m/s2=0.80 m/s2. 例2　(1)CBA　(2)左端　(3)　(4)0.81　1.6 [解析] (1)实验步骤中,首先调整滑轮位置使细线与木板平行,确保力的方向正确,接着接通打点计时器电源,让计时器先工作,最后释放小车,故正确的操作顺序为C、B、A. (2)小车做匀加速直线运动时,速度越来越大,纸带上点间距逐渐增大.图乙中纸带左端间距小,右端间距大,说明纸带左端与小车相连. (3)根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度.B点为AC的中间时刻,A、C间距离为x2,时间间隔为2T,则v=. (4)根据逐差法可知a== m/s2=0.81 m/s2.B点是AC的中间时刻点,则有vB== m/s=0.4 m/s,此时圆盘上M点的速度vM=vB=0.4 m/s,向心加速度an== m/s2=1.6 m/s2. 【拓展创新实验】 例3　(1)vA+Δt　(2)52.1　16.3 [解析] (1)挡光片完全经过光电门时的速度v=vA+aΔt,又因为=,解得=vA+aΔt. (2)根据图像可知vA=52.1 cm/s,求得a=16.3 cm/s2. 例4　(1)从右向左　(2)0.19　0.037 [解析] (1)小车在桌面上做减速直线运动,由图乙可知小车在桌面上是从右向左运动的. (2)滴水周期T= s= s,小车运动到图乙中A点位置时的速度vA=×10-3 m/s=0.19 m/s,加速度a=×10-3 m/s2=0.037 m/s2. 实验一　测量做直线运动物体的 瞬时速度(加速度) 【教材原型实验】 二、1.(1)匀速直线　(2)①匀变速直线 ②匀变速直线 2.(1) (2)① 三、墨粉纸盒(或复写纸片) 四、1.(2)加速　2.接通电源　放开小车 学科网（北京）股份有限公司 $