第一章　第5课时　实验一：探究小车速度随时间变化的规律 课件-2027届高考物理一轮复习

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，依据高考评价体系覆盖实验误差分析、打点计时器操作、纸带数据处理（速度计算、加速度求解）及创新实验设计等核心考点，通过近五年高考真题统计明确实验技能占比达60%、误差分析占25%的高频考查维度，系统归纳误差分类、逐差法、v-t图像等常考题型。 课件亮点在于“真题溯源+方法建模+素养提升”的备考路径，如以2023全国甲卷纸带数据处理为例，详解“平均速度法测瞬时速度”“逐差法减小误差”等技巧，培养学生科学探究和科学推理素养。特设“易错陷阱警示”（如电源频率不稳定对加速度的影响）和“创新实验变式”（滴墨水计时法），助力学生掌握得分关键，教师可据此精准开展专题突破，提升复习效率。

第一章 运动的描述　匀变速直线运动的研究 实验一：探究小车速 度随时间变化的规律 第5课时 1.了解物理实验中的误差，学会减小实验误差。 2.会正确使用打点计时器，学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。 3.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。 目标要求 3 考点一　实验误差 考点二　实验技能储备 内容索引 课时精练 考点三　探索创新实验 4 实验误差 考点一 1.误差的定义：误差是实验测量值(包括直接和间接测量值)与真实值(客观存在的准确值)之差。 2.误差分类： (1)按误差来源分类   系统误差 偶然误差 主要来源 (1)实验原理不完善 (2)实验仪器不精确 (3)实验方法粗略 由于各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响而产生的   系统误差 偶然误差 基本特点 对测量结果的影响具有相同的倾向性，即总是偏小或总是偏大 实验结果有时偏大，有时偏小，并且偏大和偏小的概率相同 减小方法 完善实验原理，提高实验仪器的精确程度，设计更科学的实验方法 多进行几次测量，求出几次测量的数值的平均值 (2)按误差数值表示方法分类   绝对误差 相对误差 意义 测量值与真实值之差的绝对值 绝对误差Δx与真实值x0之比，一般用百 分数表示，η=×100% 说明 ①在直接用仪器测量某一物理量时，提高测量仪器的精度是减小绝对误差的主要方法 ②绝对误差只能判别一个测量结果的精确度，比较两个测量值的准确度则必须用相对误差 返回 考点二 实验技能储备 原理及 装置图   (1)从纸带上确定计数点以及与某点相邻两计数点间隔的时间、距离，利用平均速度表示这点的瞬时速度 (2)测量出各相邻计数点的距离之差，通过比较距离之差来确定物体运动性质 实验器材 打点计时器(电磁打点计时器使用8 V交流电源；电火花计时器使用220 V交流电源)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、刻度尺、槽码、导线、交流电源等 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 ，后让 ；实验完毕应先 ，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 接通电源 小车运动 断开电源 数据处理 (1)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 (2)匀变速直线运动的速度测量 在匀变速直线运动中，某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度，故打第n个点时纸带的瞬时速度为vn= (3)记录小车在几个时刻的瞬时速度，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)以6段为例，利用逐差法求解加速度：a==   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(若频率降低，则T增大，加速度的测量值会 真实值) (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 大于 图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题： (1)图乙是　　　(填“电磁打点”或“电火花”)计时器，电源采用的是___________(填“交流8 V”“交流220 V”或“四节干电池”)。 电火花 交流220 V (2)某同学在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，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，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，电源频率为50 Hz。 ①根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，请将B、F的速度值填入下表(结果保留3位小数)。 速度 vB vC vD vE vF 数值(m/s) 　　   0.479 0.559 0.640 　 　  0.399 0.721 　　　由于相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为 T=5× s=0.1 s 匀变速直线运动中，某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度，则打B、F点时的速度分别为 vB= m/s=0.399 m/s vF= m/s=0.721 m/s ②以A点为计时起点，将B、C、D、E、F各个时刻的瞬时速度标在直角坐标系中，并画出小车的瞬时速度随时间变化的关系图线。 答案　见解析图 　　　将表格中的数据在坐标纸上描点，用直线连接，使直线过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示 ③由所画速度—时间图像求出小车加速度大小为　 　　 m/s2(结果保留2位小数)。 0.79(0.78、0.80均可) 　　　v-t图像的斜率表示加速度，根据图像可知， 加速度大小为a= m/s2≈0.79 m/s2。 拓展　试根据纸带中的数据，用逐差法求小车运动的加速度大小(结果保留2位有效数字)。 答案　a=≈0.80 m/s2。 返回 考点三 探索创新实验 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大小分别是 　 　 m/s、　 　 m/s； 0.26 0.34 　　　每分钟滴出120滴墨水，则时间间隔为t==0.5 s， 小车在b点的瞬时速度大小为 vb== m/s=0.26 m/s， 小车在c点的瞬时速度大小为 vc== m/s=0.34 m/s (2)小车运动的加速度大小为　　 m/s2； 0.16 　　　加速度大小为a===0.16 m/s2 或cd-ab=2at2，解得a=0.16 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　　　(均选填“偏大”“偏小”或“不变”)。 偏大 不变 　　　考虑墨水在空中做平抛运动，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。 某同学利用实验室实验装置进行“探究匀变速直线运动规律”的实验，某次测量得到的纸带如图甲所示，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz，每相邻两计数点间有四个计时点未画出。 (1)小车的加速度大小为　　　 m/s2(结果保留3位有效数字)。 2.86 　　　由于每相邻两计数点之间还有四个计时点，则相邻计数点之间的时间间隔为 T=5×0.02 s=0.1 s 小车的加速度大小a== m/s2≈ 2.86 m/s2 (2)另一同学通过多次操作从其中选择了一条比较清晰的纸带，并选取了第一个比较清晰的点为计数点O，并依次计算出后面的计数点到O点的距离x与所用时间t的比值，作出-t的图像，如图乙所示，坐标系中已标出 的坐标值为已知量，则O点的速度大小为v0=　，加速度大小为a=　 　。(均用b、c、d表示) b 　 　　　小车做匀加速直线运动，根据位移—时间公式x=v0t+at2 则=v0+at 结合题图乙可知O点的速度大小为v0=b 图像的斜率k=a= 则加速度大小为a=。 返回 课时精练 精练高频考点 提升关键能力 对一对 题号 　1 　2 答案 (1)丁　(2)　D (1)220 V　(2)2.25　(3)0.18 (4)可行 题号 　3 　4 答案 (1)刻度尺　(2)1.5　 (3) (4)光栅板受到空气阻力的作用 (1)CBA　(2)左端　(3) (4)0.81　1.6 答案 1 2 3 4 5 题号 　5 答案 (1)24.00　80.0　(2)见解析图　(3)70.0　59.0　 (4) b　2k 答案 1 2 3 4 5 1.(2025·江苏省百师联盟联考)某同学利用打点计时器探究小车速度随时间变化的规律： (1)某同学选用如图甲所示的打点计时器，则应按　　(选填“乙”“丙”或“丁”)图中的方法连接电源。 1 2 3 4 5 答案 丁 　　　如图甲所示的打点计时器为电火花计时器，工作电压为交流220 V，则应按丁图中的方法连接电源。 34 (2)打点计时器打出的其中一条纸带的计数点如图戊所示，相邻两点之间的距离分别为s1、s2、…、s8，时间间隔均为T。打下纸带上D点时，小车 的速度大小为　 　，下列计算小车加速度大小的式子中，最优的是____ (填正确选项前的字母)。 A.a=++++++) B.a=+++++) C.a=++++) D.a=+++) 1 2 3 4 5 答案 　 D 35 1 2 3 4 5 答案 　　　根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于平均速度可知vD= A选项式子整理可得a= 只用到了s8、s1两个数据，误差较大，A不是最优的式子，故A错误； B选项式子整理可得a= 只用到了s8、s7、s2、s1四个数据，误差较大，B不是最优的式子，故B错误； 　　　C选项式子整理可得a= 只用到了s8、s7、s6、s3、s2、s1六个数据，误差较大，C不是最优的式子，故C错误； 根据逐差法可知s5-s1=4a1T2 s6-s2=4a2T2 s7-s3=4a3T2 s8-s4=4a4T2 又a=(a1+a2+a3+a4) 联立可得小车加速度表达式为a=+++) 用到了测量的八个数据，误差最小，是最优的式子，故D正确。 1 2 3 4 5 答案 2.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。 (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。 1 2 3 4 5 答案 220 V 　　　电火花计时器接220 V交流电源。 (2)图乙中计数点2的读数为　　 cm。 1 2 3 4 5 答案 2.25 　　　刻度尺最小刻度为毫米，估读一位，所以计数点2的读数为2.25 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2位有效数字)。 1 2 3 4 5 答案 0.18 　　　打计数点3时，小车的速度大小为v=≈0.18 m/s 1 2 3 4 5 答案 　　　因为纸带的长度除以时间是这一段的平均速度，而平均速度可看成中间时刻的瞬时速度，因为剪后每条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，所以此方案可行。 (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”)。 可行 3.(2022·辽宁卷·12)某同学利用如图所示的装置测量重力加速度，其中光栅板上交替排列着等宽度的遮光带和透光带(宽度用d表示)。实验时将光栅板置于光电传感器上方某高度，令其自由下落穿过光电传感器。光电 1 2 3 4 5 答案 传感器所连接的计算机可连续记录遮光带、透光带通过光电传感器的时间间隔Δt。 (1)除图中所用的实验器材外，该实验还需要　　　(填“天平”或“刻度尺”)； 刻度尺 　　　该实验测量重力加速度，不需要天平测质量；需要用刻度尺测量遮光带(透光带)的宽度，故需要刻度尺。 (2)该同学测得遮光带(透光带)的宽度为4.50 cm，记录时间间隔的数据如表所示； 1 2 3 4 5 答案 编号 1遮光带 2遮光带 3遮光带 … Δt/(×10-3s) 73.04 38.67 30.00 … 根据上述实验数据，可得编号为3的遮光带通过光电传感器的平均速度大小为v3=　　 m/s(结果保留两位有效数字)； 1.5 　　　根据平均速度的计算公式可知 v===1.5 m/s。 (3)某相邻遮光带和透光带先后通过光电传感器的时间间隔为Δt1、Δt2，则重力加速度g=　　　　　　　(用d、Δt1、Δt2表示)； 1 2 3 4 5 答案 　 　　　根据匀变速直线运动的平均速度等于中间时刻的速度，有v1=，v2=，v2=v1+g· 可得g=。 (4)该同学发现所得实验结果小于当地的重力加速度，请写出一条可能的原因：　　　　　　　　　　　　。 1 2 3 4 5 答案 光栅板受到空气阻力的作用 　　　光栅板下落过程中受到空气阻力的影响，所以竖直向下的加速度小于重力加速度。 4.(2025·北京卷·16)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 CBA 　　　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。故顺序为CBA； 1 2 3 4 5 答案 (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。 1 2 3 4 5 答案 左端 　　　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。题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)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=　　。 1 2 3 4 5 答案 　 　　　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A、C的中间时刻，AC间位移为x2，时间间隔为2T，则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 1 2 3 4 5 答案 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2位有效数字) 0.81 1.6 1 2 3 4 5 答案 　　　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M点的向心加速度大小 an== m/s2=1.6 m/s2。 5.(2023·全国甲卷·23)某同学利用如图(a)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(b)所示。 1 2 3 4 5 答案 (1)已知打出图(b)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，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为Δt和，表中ΔxAD= 　　　 cm，=　　　 cm/s。 1 2 3 4 5 答案 位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 ΔxAD 34.90 47.30 (cm/s) 66.0 73.0 87.3 94.6 24.00 80.0 1 2 3 4 5 答案 　　　根据纸带的数据可得 ΔxAD=xAB+xBC+xCD=6.60 cm+8.00 cm+9.40 cm=24.00 cm， 平均速度==80.0 cm/s (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(c)所示。在图中补全实验点。 1 2 3 4 5 答案 位移区间 AB AC AD AE AF Δx(cm) 6.60 14.60 24.00 34.90 47.30 (cm/s) 66.0 73.0 80.0 87.3 94.6 答案　见解析图 1 2 3 4 5 答案 　　　根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得 (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) 1 2 3 4 5 答案 70.0 59.0 1 2 3 4 5 答案 　　　从实验结果可知，小车运动的-Δt图线可视为一条直线，图像为 此直线用方程=kΔt+b表示， 由图像可知其中 k= cm/s2=70.0 cm/s2，b=59.0 cm/s (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点时小车速度大小vA=　，小车的加速度大小a=　。(结果用字母k、b表示) 1 2 3 4 5 答案 b 2k 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 返回 　　　小车做匀加速直线运动， 由位移公式x=v0t+at2， 整理得=v0+at， 即=vA+at 故根据图像斜率和纵截距可得vA=b，a=2k。 本课结束 THANKS 第一章 $