第5课时 实验一_探究小车速度随时间变化的规律-（Word试题版）【创新大课堂】2027年高三物理一轮总复习

**基本信息** 聚焦“探究小车速度随时间变化的规律”实验，涵盖误差分析、打点计时器使用、数据处理及创新应用，含模拟题实例，适配一轮复习实验能力巩固。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |填空|5题|误差分类、打点计时器工作条件、实验器材|注重实验细节（如“两先两后”操作）| |选择|2题|实验操作正误判断|结合实验原理辨析（如平衡摩擦力与否）| |计算|3题|速度/加速度计算（逐差法、v-t图像）|源自模拟题（广东广州、宁夏固原），贴近高考趋势|

第5课时 实验一：探究小车速度随时间变化的规律 考点一 误差和有效数字 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 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 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，提高实验仪器的准确程度，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 （1）对误差的分析首先应分清是系统误差还是偶然误差，系统误差对多次测量值的影响可能是相同的，偶然误差对多次测量值的影响是不同的。 （2）从分析数据的观点看，误差分为绝对误差和相对误差。 ①绝对误差是测量值与真实值之差的绝对值。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相对误差等于绝对误差与真实值之比，一般用百分数表示，，它反映了实验结果的准确程度。 ③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。 3．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字。 （1）有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是偶然误差的来源。 （2）有效数字的位数：在一个数中，自左向右，从第一个不为零的数字起，到右边最末一位数字止（包括末位数为零的数字），共有几个数字，就是几位有效数字。 考点二 实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、打点计时器 1. 打点计时器作用：计时仪器，当所用交流电源的频率时，每隔______s打一次点。 2．结构 （1）电磁打点计时器（如图） （2）电火花计时器（如图） 2. 打点计时器工作条件： 电磁打点计时器：________交流电源 电火花计时器：________交流电源 二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 3. 探究小车速度随时间变化规律 【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、______、导线、______电源。 【实验过程】 （1）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）把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂合适的槽码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面； （3）把小车停在靠近打点计时器处，先______，后______； （4）小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带； （5）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。 【数据处理】 （1）如图，思考：①如何求小车经过点时的速度？______ （2）如何求小车的加速度？______ （3）如何判断小车做匀变速直线运动？______ 【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50cm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。 【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。 [例1] （2026・广东广州模拟） 4. 如图甲所示的实验装置“测量小车做直线运动的瞬时速度”，完成下列相关内容： （1）下列实验要求或操作，正确的有______（填正确答案标号）。 A. 必须使用交流电源 B. 钩码质量必须远小于小车质量 C. 必须倾斜长木板以平衡小车所受到的阻力 D. 小车应靠近打点计时器释放 E. 先接通电源，再释放小车 （2）图乙是某次实验中一条纸带上截取的一段，在连续打出的点上依次标记、、、四个点，则点的读数为______cm。已知打点计时器每隔打一个点，则在打下点时，小车的瞬时速度为______m/s（计算结果保留3位有效数字）。 （3）另一位同学更换重物后，用下述方法计算小车运动的加速度．在纸带上依次取、、、、、、若干个计数点，每两个计数点间还有4个点未画出，如图丙所示。相邻两计数点间的距离分别是、、、、、．则小车的加速度______m/s2（保留3位有效数字）。 三、探究创新实验 1．实验装置的创新 用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器、手机录像代替打点计时器。 通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度。 2．实验处理的创新 通过图像处理数据时，先写出横纵坐标轴物理量之间的函数表达式，由图像中的斜率、截距来确定与初速度、加速度等物理量。 [例2] （2026・宁夏固原市开学考） 5. 疫情期间“停课不停学”，小明同学在家自主开展实验探究。用手机拍摄物体自由下落的视频，得到分帧图片，利用图片中小球的位置来测量当地的重力加速度，实验装置如题图1所示。 (1)家中有乒乓球、小塑料球和小钢球，其中最适合用作实验中下落物体的是_____。 (2)下列主要操作步骤的正确顺序是_____。（填写各步骤前的序号） ①把刻度尺竖直固定在墙上 ②捏住小球，从刻度尺旁静止释放 ③手机固定在三角架上，调整好手机镜头的位置 ④打开手机摄像功能，开始摄像 (3)停止摄像，从视频中截取三帧图片，图片中的小球和刻度如题图2所示。已知所截取的图片相邻两帧之间的时间间隔为，刻度尺的分度值是，由此测得重力加速度为_____。 (4)在某次实验中，小明释放小球时手稍有晃动，视频显示小球下落时偏离了竖直方向。从该视频中截取图片，_____（选填“仍能”或“不能”）用(3)问中的方法测出重力加速度。 [例3] 6. 某班同学利用如图甲所示装置“探究小车速度随时间变化的规律”，电火花计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源． (1)电火花计时器的工作电压为_______（选填“4~6 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)下列说法正确的是________． A．实验时，先释放纸带，再接通电源 B．实验时，先接通电源，待打点稳定后，再释放纸带 C．实验时，先接通电源或先释放纸带都可以 D．纸带上打点越密集说明纸带运动速度越大 (3)第1个实验小组所得纸带上打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点，图中未画出)．x1＝3.59 cm，x2＝4.41 cm，x3＝5.19 cm，x4＝5.97 cm，x5＝6.78 cm，x6＝7.64 cm．则小车的加速度a＝_______m/s2(要求充分利用测量的数据)，打点计时器在打B点时小车的速度vB＝______m/s．(结果均保留两位有效数字) (4)第2个实验小组计算出所得纸带上各计数点对应的速度后，在坐标系中描出的点如图丙所示，请根据这些点在图丙中作出v–t图像_____，并根据图像计算出小车运动的加速度a=______（结果保留三位有效数字）． 第5课时 实验一：探究小车速度随时间变化的规律 考点一 误差和有效数字 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 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 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，提高实验仪器的准确程度，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 （1）对误差的分析首先应分清是系统误差还是偶然误差，系统误差对多次测量值的影响可能是相同的，偶然误差对多次测量值的影响是不同的。 （2）从分析数据的观点看，误差分为绝对误差和相对误差。 ①绝对误差是测量值与真实值之差的绝对值。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相对误差等于绝对误差与真实值之比，一般用百分数表示，，它反映了实验结果的准确程度。 ③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。 3．有效数字：带有一位不可靠数字的近似数字。 （1）有效数字的最后一位是测量者估读出来的，是偶然误差的来源。 （2）有效数字的位数：在一个数中，自左向右，从第一个不为零的数字起，到右边最末一位数字止（包括末位数为零的数字），共有几个数字，就是几位有效数字。 考点二 实验：探究小车速度随时间变化的规律 一、打点计时器 【1题答案】 【答案】0.02 【解析】 【详解】打点计时器是一种使用交流电源的计时仪器，当所用交流电源的频率为时，其打点周期为 2．结构 （1）电磁打点计时器（如图） （2）电火花计时器（如图） 【2题答案】 【答案】 ①. ②. 【解析】 【详解】[1]电磁打点计时器的电源应是低压交流电源，工作电压通常为，电源频率为50Hz。 [2]电火花计时器使用220V交流电源。 二、实验：探究小车速度随时间变化的规律 【3题答案】 【答案】 ①. 刻度尺 ②. 交流 ③. 无滑轮 ④. 接通电源 ⑤. 放开小车 ⑥. 见解析 ⑦. 见解析 ⑧. 见解析 【解析】 【详解】[1][2][3]解析略 [4][5]在使用打点计时器时，都是先接通电源，后放开小车。 [6]可利用平均速度求瞬时速度： 则 [7]方法一 利用逐差法求解平均加速度 ，， 则 方法二 利用速度一时间图像求加速度 a．作出速度一时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度； b．剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。 [8]是两个连续相等的时间内的位移差：，，。 若等于恒量，则说明小车做匀变速直线运动。 [例1] （2026・广东广州模拟） 【4题答案】 【答案】（1）ADE （2） ①. 7.4 ②. 0.625 （3）0.631 【解析】 小问1详解】 根据打点计时器的工作原理可知实验装置需要使用交流电源，故A正确；在“测量小车做直线运动的瞬时速度”的实验中不需要平衡摩擦力，也不需要考虑绳上的拉力是否近似等于重力，所以不需要钩码质量远小于小车质量，故B、C错误；为了能多打出一些点便于数据处理，小车释放前应靠近打点计时器，故D正确；实验中应先接通电源，再释放小车，故E正确。 【小问2详解】 [1][2] 根据刻度尺的读数规则，应估读到最小分度值的下一位，故点的读数为。近似取相邻两计数点间的平均速度代替该时间中点的瞬时速度，距离越小时瞬时速度测量越准确，即在打下点时，小车的瞬时速度为 【小问3详解】 计数点间有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为 由逐差法知 三、探究创新实验 1．实验装置的创新 用频闪照相的方法、滴水法或光电计时器、手机录像代替打点计时器。 通过以上装置的改进能最大限度地减少因长木板和打点计时器的限位孔的阻力而导致的小车加速度不恒定，使小车尽可能做匀加速直线运动，以提高实验的精确度。 2．实验处理的创新 通过图像处理数据时，先写出横纵坐标轴物理量之间的函数表达式，由图像中的斜率、截距来确定与初速度、加速度等物理量。 [例2] （2026・宁夏固原市开学考） 【5题答案】 【答案】 ①. 小钢球 ②. ①③④② ③. 9.61（9.5~9.7） ④. 仍能 【解析】 【详解】(1)要测量当地重力加速度需要尽量减小空气阻力的影响，所以密度大体积小的小钢球最适合； (2)要完成实验首先应该将刻度尺竖直固定在墙上，安装好三脚架，调整好手机摄像头的位置；因为下落时间很短，所以一定要先打开摄像头开始摄像，然后在将小球从刻度尺旁静止释放，故顺序为①③④②； (3)由三张图片读出小球所在位置的刻度分别为2.50cm，26.50cm，77.20cm；小球做自由落体运动，根据可得 (4)因为就算小球偏离了竖直方向，但是小球在竖直方向上的运动依然是自由落体运动，对实验结果无影响，故仍能用前面的方法测量出重力加速度。 [例3] 【6题答案】 【答案】 ①. 220V ②. 墨粉纸盘 ③. 下方 ④. B ⑤. 0.80 ⑥. 0.40 ⑦. ⑧. 1.46~1.54 【解析】 【详解】(1)[1][2][3]电火花计时器的工作电压为220V，安装纸带时，应将纸带置于复写纸（或墨粉纸盘）的下方； (2)[4]ABC．实验中为了在纸带上打出更多的点，为了打点的稳定，具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车，故AC项错误，B项正确； D．纸带上打点越密集，知道纸带的运动速度越小，故D项错误 (3)[5]相邻两个计数点间的时间间隔为T=0.1s，由逐差法得 代入数据得： [6]打点计时器在打B点时小车的速度为： (4)[7]观察这些点大致落在一条直线上，所以将这些点连成一条直线，如图 [8]根据图线可求出小车的加速度 第1页/共1页 学科网（北京）股份有限公司 $