第一单元 实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度（加速度）（PPT课件）-【高考快车道】2027年高考物理大一轮总复习（通用版）

该高中物理高考复习课件聚焦“匀变速直线运动瞬时速度与加速度测量”核心实验，依据高考评价体系梳理了纸带数据处理、创新器材应用、误差分析三大考查维度，通过近五年真题统计明确实验题占比约15%，归纳出“逐差法计算加速度”“v-t图像斜率应用”等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“原型实验夯实基础+创新拓展突破难点+真题演练提升能力”，如以2023全国甲卷纸带问题为例，运用科学推理剖析Δx=aT²原理，结合科学探究指导光电门测速等创新实验数据处理，帮助学生掌握误差分析技巧，教师可依托分层训练设计实现精准复习，助力学生高效冲刺高考。

实验一 测量做直线运动物体的瞬时速度 (加速度) 1 教材原型实验 拓展创新实验 ◆ ◆ 考点精讲 课时作业 2 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或图像 . 教材原型实验 3 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，则物体做匀速直 线运动. (2)①沿直线运动的物体在连续相等时间<m></m>内的位移分别为<m></m>、<m></m>、<m></m>、 <m></m>、<m></m> ，若<m></m> ，则说明物体在做匀 变速直线运动，且<m></m>. 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<m></m>图像， 若图像是一条倾斜的直线，则物体做匀变速直线运动. 教材原型实验 4 2.由纸带计算瞬时速度和加速度 (1)“中间点”的瞬时速度：如图所示中的第<m></m>个点.第<m></m>个点的瞬时速度 <m></m>. 教材原型实验 5 (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. ， ， . ②图像法：利用 求出打各点时物体的瞬时速度，然后作出 图像，用 图像的斜率求物体运动的加速度. 教材原型实验 6 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、复写纸片(或墨粉纸盘). 教材原型实验 7 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 否在木板上平稳地加速滑行. 教材原型实验 8 2.测量与记录 (1)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后放开小车，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. 教材原型实验 9 (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 ，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 计数点1、2、3、4、5对应的瞬时速度. (4)增减所挂槽码数，或在小车上放置重物，再做两次实验. 教材原型实验 10 五、数据处理 1.由实验数据得出<m></m>图像 根据表格中的<m></m>、<m></m>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<m></m>图像.小车做匀加速直线运动，加速度就是<m></m>图像的 斜率. 教材原型实验 11 2.公式法 若<m></m> ，则小车做匀变速直线运动，加速度 <m></m>. 教材原型实验 12 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. 教材原型实验 13 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的纸带上清楚地取出 个计数点为宜. 5.小车从靠近打点计时器位置释放. 教材原型实验 14 例1 [2025·陕西咸阳模拟] 某同学利用如图甲所示的装置测量木块的加速 度.首先将木板倾斜固定在水平面上，木板与水平面间的夹角为 ，木 板底端固定一打点计时器，将纸带一端固定在木块上，另一端穿过打点计 时器.接通电源，给木块一沿木板向上的初速度，打出的纸带如图乙所示， 测得相邻两计数点之间的距离分别为、 、 、 .已知纸带上相邻两个计数点间还有四个点未 画出，打点计时器使用交流电的频率为， ，重力加速度 取 . 教材原型实验 15 (1) 通过计算纸带数据可得木块运动的加速度大小为____ (计算结果保留2位有效数字). 8.1 [解析] 已知纸带上相邻两个计数点间还有四个点未画出，打点计时器使 用交流电的频率为 ，所以相邻计数点间的时间间隔为 ，根据逐差公式可得木块运动的加速度大小为 . 教材原型实验 16 (2) 该同学按课本“练习与应用”中提到的方法，将图中的4段纸带剪开贴到 坐标纸上，发现这些纸带的左上顶点在一条倾斜直线上，说明木块做 _____________运动.若此图中直线斜率为 (其中，无单位)，纸带宽为，则加速度 的表达式为___________. 匀减速直线 教材原型实验 17 [解析] 将纸带剪开贴到坐标纸上，纸带上相邻两点间的时间间隔相同， 纸带上的点到横坐标的距离表示相邻相等时间内的位移，若左上顶点在一 条倾斜直线上，说明相邻相等时间内的位移差相等，根据匀变速直线运动 的特点，说明木块做匀变速直线运动，由于速度在减小，所以木块做的是 匀减速直线运动. 已知纸带的宽度为，所以有 ，由直线斜率 可得，因为 表示相邻相等时间内的 位移差，所以在匀变速直线运动中有 ，联立解得 ，代入数据解得加速度 的表达式为 . 教材原型实验 18 变式 小华同学在做“研究匀变速直线运动”的实验中，将打点计时器固定 在某处，在细线拉力的作用下小车拖着穿过打点计时器的纸带在水平木板 上运动，如图甲所示，由打点计时器得到表示小车运动过程的一条清晰纸 带的一段，如图乙所示.在打点计时器打出的纸带上确定出八个计数点， 相邻两个计数点之间还有四个点未画出，并用刻度尺测出了各计数点到0 计数点的距离，图中所标数据的单位是，电源频率为 . 教材原型实验 19 (1) 小华利用家庭电源来做实验，因此应该选择________计时器，工作电 压为______. 电火花 [解析] 利用家庭电源来做实验，电压为 ，因此应该选择电火花计时 器，工作电压为 . 教材原型实验 20 (2) 根据纸带提供的信息，小华同学已经计算出了打下1、2、3、4、5这 五个计数点时小车的速度大小，请你帮助他计算出打下计数点6时小车的 速度大小为__________(结果保留3位有效数字). 计数点 1 2 3 4 5 6 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 教材原型实验 21 [解析] 根据表格中的数据可知，相邻 计数点之间的时间间隔为 ， 匀变速直线运动中，全程的平均速度 等于中间时刻的瞬时速度，则打下计 数点6时小车的速度大小为 . 计数点 1 2 3 4 5 6 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 教材原型实验 22 (3) 以速度大小为纵坐标、时间 为横坐标在坐标纸上建立直角坐标系，请 根据上表中的、数据，在图丙坐标系中描点并作出小车运动的 图像. [答案] 如图所示 教材原型实验 23 [解析] 根据表格中的、 数据，在 坐标系中描点，用一条直线将点迹连 接起来，使点迹均匀分布在直线两侧. 计数点 1 2 3 4 5 6 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.358 0.400 0.440 0.485 0.530 0.570 教材原型实验 24 (4) 根据图像可知，小车的加速度大小为_____ (保留2位有效数 字)，计时起点的瞬时速度大小为______ (保留3位有效数字). 0.45 0.300 [解析] 图像的斜率表示加速度，结合上述图像可知，小车的加速度 大小为，上述 图像纵轴的截距表示 计时起点的速度，根据图像可知 . 教材原型实验 25 (5) 如果当时电路中的交流电压频率为 ，而做实验的同学并不知道， 那么加速度的测量值与实际值相比______(选填“偏大”“偏小”或“不变”). 偏小 [解析] 图像法求加速度的本质与逐差法相同，均是为了减小偶然误差， 根据逐差法可知，如果当时电路中的交流电压频率为 ， 而做实验的同学并不知道，处理数据时，相邻计数点之间的时间间隔偏大， 可知加速度的测量值小于实际值. 教材原型实验 26 考向一 实验器材的创新 例2 [2025·广东惠州模拟] 如图所示，一个小球 沿斜面向下运动，用每间隔 曝光一次的频 闪相机拍摄不同时刻小球位置的照片，即照片 8.20 9.30 10.40 11.50 上出现的相邻两个小球的像之间的时间间隔为 ，测得小球在几个连续 相等时间内的位移 (数据见表)，则 拓展创新实验 27 (1) 小球在连续相等时间内的位移之差______(选填“相等”或“不相等”)，小 球的运动性质属于________直线运动. 相等 匀加速 [解析] 由表中数据可知 ，即小球在 连续相等时间内的位移之差相等，小球做匀加速直线运动. 拓展创新实验 28 (2) 甲、乙两位同学计算小球加速度的方法如下： 甲同学：，，， ； 乙同学：，， . 则甲、乙两位同学中____(选填“甲”或“乙”)同学的计算方法较准确，加速 度为____ . 乙 1.1 拓展创新实验 29 [解析] 甲得到的加速度 ，乙得到 的加速度 ，乙同学用到了所有数据， 故所求加速度较准确，加速度为 . 拓展创新实验 30 (3) 图中频闪相机拍摄第二张照片的时刻小球的瞬时速度为______ . 0.875 [解析] 匀变速直线运动全程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则图 中频闪相机拍摄第二张照片的时刻小球的瞬时速度为 . 拓展创新实验 31 考向二 实验方法的创新 例3 [2025·河北张家口模拟] 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(如图乙所示).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 . 实验步骤如下： 拓展创新实验 32 (1) 用游标卡尺测量不透明条带的宽度 ，游标卡尺的示数如图丙所示， 其读数为_____ . 6.60 [解析] 由图丙可知，该游标卡尺为20分度，则分度值为 ，故不透 明条带的宽度为 . 拓展创新实验 33 (2)调整栅栏，使栅栏与导轨平行. (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 、 、、、 . (4) 小车的加速度_ __________.(用、、和 表示) [解析] 由运动学公式，可得，，由 ，可 得 . 拓展创新实验 34 (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、、、、，根据所测量的数据作出 图像， 得到图像的斜率为，则_ ___.(用、 表示) [解析] 由，可得，所以斜率，则 . 拓展创新实验 35 (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 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，与 成比例增加，由公式 可得，真实的加速度大于测量值. 拓展创新实验 36 考向三 数据处理的创新 例4 [2025·福建南平模拟] 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 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 及遮光条从 光电门1运动到光电门2的时间，用刻度尺测出两个光电门之间的距离 . (1) 用游标卡尺测量遮光条的宽度，示数如图乙所示，则_____ ； 1.14 [解析] 遮光条的宽度 . 拓展创新实验 37 (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 若记录几组及对应的数据，作出图像如图丙所示，其斜率为 ， 则滑块的加速度大小为_____(用 表示)； [解析] 滑块从光电门1运动到光电门2，由位移与时间的关系式有 ，变化得，结合图像可得 . 拓展创新实验 38 ② 若记录几组及对应的数据，作出 图像如图丁所示，其斜率 为，则滑块的加速度大小为_ ____(用、 表示). [解析] 滑块从光电门1运动到光电门2，由 速度与位移的关系有， 变化得，结合图像 得 . 拓展创新实验 39 课时作业 40 1.[2025·广东佛山模拟] 某实验小组计划利用小钢球的自由落 体运动来测量当地的重力加速度.如图所示，四个光电门水平 固定在竖直杆上，相邻两个光电门发光点之间的间距 ，小球直径 ，小球在0号光电门上 方某一高度 处静止释放，数据记录如下： 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 41 光电门 0号 1号 2号 3号 下落高度 通过光电门时间 通过光电门的速度 2.79 3.41 3.94 通过光电门的速度的平方 7.78 11.63 15.52 通过光电门的速度的三次 方 21.72 39.65 61.16 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 (1) 小球由静止下落到2号光电门的高度__________(用和 表示结 [解析] 根据图中数据可知，小球由静止下落到2号光电 门的高度 . 果). 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 43 (2) 小球通过0号光电门的瞬时速度_____ (结果保留两位小数). 1.97 [解析] 由于小球直径很小，小球通过光电门的平均速度 近似等于其瞬时速度 . 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 44 (3) 以为横坐标，以____(选填“”“”或“ ”)为纵坐标进行作图，获得 [解析] 根据运动学公式有，以 为横坐标，以 为纵坐标进行作图，获得图像为过原点的直线，若图 像的斜率为，则，解得 . 图像为过原点的直线，若图像的斜率为 ，则当地的重 力加速度__ (用符号 表示). 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 45 (4) 忽略空气阻力带来的影响，若增大小球在0号光电门上方的释放高度 不变 [解析] 忽略空气阻力带来的影响，若增大小球在0号光 电门上方的释放高度 ，则图像斜率不变，测得的当地 的重力加速度将不变. ，则测得的当地的重力加速度将______(选填“偏大” “偏小”或“不变”). 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 46 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 CBA 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 47 [解析] 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. 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 48 (2) 实验中打出的一条纸带如图乙所示，、、 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______(选填“左端”或 “右端”)与小车相连. 左端 [解析] 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. 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 49 (3) 图乙中相邻计数点间的时间间隔为，则打点时小车的速度 _ __. [解析] 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.点为的中间时刻，、间距离为，时间间隔为 ，则 . 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 50 (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 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 ，圆盘半径 .则这部分纸带通过打点计时器的加速度大小为_____ ；打 点计时器打点时圆盘上点的向心加速度大小为____ .(结果均保留 两位有效数字) 1.6 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 51 [解析] 根据逐差法可知 点是 的中间时 刻点，则有，此时圆盘上 点的速度 ，向心加速度 . 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 52 3.[2023·全国甲卷] 某同学利用如图甲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乙所示. 甲 乙 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 53 (1) 已知打出图乙中相邻两个计数点的时间间隔均为，以打出 点时 小车位置为初始位置,将打出、、、、各点时小车的位移 填到表 中，小车发生相应位移所用时间和平均速度分别为和.表中 _______,_____ . 80.0 乙 位移 区间 6.60 14.60 34.90 47.30 66.0 73.0 87.3 94.6 [解析] 根据纸带的数据可得 , 平均速度为 . 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 54 (2) 根据表中数据得到小车平均速度随时间 的变化关系，如图丙所示. 补全图丙中实验点. [答案] 如图所示 [解析] 根据(1)的结果补全图丙中实验点，如图所示. 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 55 (3) 从实验结果可知,小车运动的 图线可视为一条直线,此直线用方程 表示,其中_____,_____ .(结果均保留3位有效数字) 59.0 [解析] 从实验结果可知，小车运动的 图线可视为一条直线，图像如 图所示，此直线用方程 表示，由图像可知其中 , . (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 点时 小车速度大小___,小车的加速度大小____.(结果用字母、 表示) [解析] 小车做匀变速直线运动，由位移公式 ,整理得 ，即，故根据图像斜率和截距可得 , . 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 56 4.[2025·山东威海模拟] 某小组利用如图甲所示的 装置探究小车速度随时间变化的规律，请回答以 下问题： (1) 除了图甲中已有的器材外，要完成实验还需 要的器材有____. A. 交流电源 B. 交流电源 C.毫米刻度尺 D.天平 [解析] 图甲中电磁打点计时器需要连接 交流电源，需要用刻度尺测量 纸带上计数点间的距离，本实验不需要用天平测质量，故选B、C. √ √ 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 57 (2) 处理数据时，选出一条如图乙所示的纸带，纸带上的数字为相邻两个 计数点间的距离，相邻两计数点间还有4个点没有画出，打点计时器的电 源频率为.根据纸带上的数据，计算打下、、、、 点的瞬时速 度并填在表中，点的瞬时速度为______ . 位置 0.605 0.810 1.175 1.390 0.995 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 58 [解析] 相邻两计数点间还有4个点没有画出，则相邻计数点的时间间隔为 ，打下 点的瞬时速度为 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 59 (3) 在图丙中描出点的位置并画出小车的 图像，根据图像求得小车 的加速度为_____ .(保留三位有效数字) 1.98 [答案] 如图所示 [解析] 根据 图像可得小车的加速度为 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 60 (4) 某同学只测量和的长度分别为、 ，如图丁所示，若纸带上 相邻两计数点的时间间隔为 ，则小车的加速度表达式为__________. [解析] 根据匀变速直线运动推论可得 ，可得小车的 加速度表达式为 . 课 时 作 业 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 61 $