第1章 实验1 研究匀变速直线运动的特点(教参Word版)-【创新教程】2027年高考物理总复习大一轮讲义

该高中物理讲义聚焦匀变速直线运动实验这一高考核心考点，涵盖实验原理、数据处理（逐差法、平均速度、v-t图像）、误差分析及创新应用，按基础实验到拓展创新的逻辑架构知识体系。通过考点梳理、方法指导（如逐差法应用）、真题训练（含北京卷等典型例题）等环节，帮助学生突破数据处理和误差分析难点，体现复习的系统性与针对性。 讲义突出实验创新与核心素养融合，如通过雷达探测飞行器位置数据判断匀加速运动，培养科学推理能力；利用光电门实验构建x/t-t图线求加速度，强化模型建构。设置基础巩固、能力提升分层练习，配合即时反馈，确保高效突破考点，助力学生提升实验题应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

实验一　研究匀变速直线运动的特点 数据处理 1．利用逐差法求平均加速度：a1＝，a2＝，a3＝，＝. 2．利用平均速度求瞬时速度： vn＝＝. 3．利用速度时间图像求加速度：作出速度时间图像，通过图像的斜率求物体的加速度． 误差分析 1．使用刻度尺测计数点的距离时有误差． 2．作vt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． 4．长木板粗糙程度不均匀，小车运动时加速度有变化造成误差． ◆ 注意事项 1．平行：纸带、细绳要和长木板平行． 2．靠近：释放小车前，应使小车停在靠近打点计时器的位置． 3．一先一后：实验时应先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带． 4．减小误差：小车另一端挂的槽码个数要适当，避免速度过大而使纸带上打的点太少．或者速度太小，使纸带上打的点过于密集． 5．纸带选取：选择一条点迹清晰的纸带，舍弃点密集部分，适当选取计数点． 6．准确作图：在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位，仔细描点连线，不能连成折线，应作一条直线，让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． 热点一　教材原型实验 [典例1]　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)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点时小车的位置为初始位置，将打出B、C、D、E、F各点时小车的位移Δx填到表中，小车发生对应位移所用时间和平均速度分别为Δt和.表中ΔxAD＝　________　 cm，AD＝　________　 cm/s. 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 AD 87.3 94.6 (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． (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) (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点时小车的速度大小vA＝　________　，小车的加速度大小a＝　________　.(结果用字母k、b表示) 　 (1)利用＝计算各段的平均速度； (2)在Δt坐标系中描出各点，连接各点为一直线； (3)＝＝v0＋at； (4)利用斜率和截距求vA和a. [解析]　(1)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，平均速度为 AD＝＝80.0 cm/s. (2)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，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)小球做匀变速直线运动，由位移公式x＝v0t＋at2，整理得＝v0＋at， 即＝vA＋at， 故根据图像斜率和截距可得vA＝b，a＝2k. [答案]　(1)24.00　80.0 (2)　(3)70.0　59.0 (4)b　2k 1．(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1所示． 图1 图2 (1)按照图1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2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2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3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4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) 图3 图4 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．故顺序为CBA； (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2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A、C的中间时刻，A、C间位移为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， 此时向心加速度an＝＝m/s2＝1.6 m/s2. 答案：(1)CBA　(2)左端　(3) (4)0.81　1.6 2．在做“研究匀变速直线运动”的实验中： (1)实验室提供了以下器材：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、弹簧测力计．其中在本实验中不需要的器材是　______________　. (2)如图所示，是某同学由打点计时器得到的表示小车运动过程的一条清晰纸带，纸带上两相邻计数点间还有四个点没有画出，打点计时器打点的时间间隔T＝0.02 s，其中x1＝7.05 cm、x2＝7.68 cm、x3＝8.33 cm、x4＝8.95 cm、x5＝9.61 cm、x6＝10.26 cm. 下表列出了打点计时器打下B、C、F时小车的瞬时速度，请在表中填入打点计时器打下D、E两点时小车的瞬时速度． 位置 B C D E F 速度/(m·s－1) 0.737 0.801 0.994 (3)以A点为计时起点，在坐标图中画出小车的速度时间关系图线． (4)根据你画出的小车的速度时间关系图线计算出的小车的加速度a＝　________　m/s2. 解析：(1)本实验中不需要测量力的大小，因此不需要的器材是弹簧测力计． (2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度知： vD＝＝＝0.864 m/s 同理可得vE＝0.928 m/s. (3)小车的速度时间关系图线如图所示． (4)小车的加速度 a＝＝ m/s2＝0.63 m/s2. 答案：(1)弹簧测力计　(2)0.864　0.928 (3)见解析图　(4)0.63 热点二　拓展创新实验 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方向上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 实验目的 的创新 1.物块在斜面上靠重力沿斜面方向上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．铁球由A到B的时间可由数字毫秒表读出． 3．铁球的加速度由－t图线分析得出 [典例2]　用雷达探测一高速飞行器的位置．从某时刻(t＝0)开始的一段时间内，该飞行器可视为沿直线运动，每隔1 s测量一次其位置，坐标为x，结果如下表所示： t/s 0 1 2 3 4 5 6 x/m 0 507 1 094 1 759 2 505 3 329 4 233 回答下列问题： (1)根据表中数据可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动，判断的理由是：　___________　； (2)当x＝507 m时，该飞行器速度的大小v＝　_________　 m/s； (3)这段时间内该飞行器加速度的大小a＝　______　 m/s2(保留2位有效数字)． 　本题对情境进行了创新，将原本的打点计时器纸带模型变为雷达测飞行器位置，考查学生的知识迁移能力和计算能力． [解析]　(1)第1 s内的位移507 m，第2 s内的位移587 m，第3 s内的位移665 m，第4 s内的位移746 m，第5 s内的位移824 m，第6 s内的位移904 m，则相邻1 s内的位移之差接近Δx＝80 m，可知判断飞行器在这段时间内做匀加速运动； (2)当x＝507 m时飞行器的速度等于0～2 s内的平均速度，则v＝ m/s＝547 m/s (3)a＝＝ m/s2≈79 m/s2. [答案]　(1)相邻1 s内的位移之差接近Δx＝80 m (2)547　(3)79 1.利用图甲所示的装置可测量滑块在斜面上运动的加速度．一斜面上安装有两个光电门，其中光电门乙固定在斜面上靠近底端处，光电门甲的位置可移动．当一带有遮光片的滑块自斜面上滑下时，与两个光电门都相连的计时器可以显示出遮光片从光电门甲至乙所用的时间t.改变光电门甲的位置进行多次测量，每次都使滑块从同一点由静止开始下滑，并用米尺测量甲、乙之间的距离x，记下相应的t值；所得数据如表所示． x/m 0.500 0.600 0.700 0.800 0.900 0.950 t/ms 292.9 371.5 452.3 552.8 673.8 776.4 /m·s－1 1.71 1.62 1.55 1.45 1.34 1.22 完成下列填空和作图： (1)若滑块所受摩擦力为一常量，滑块加速度的大小a、滑块经过光电门乙时的瞬时速度vt、测量值x和t四个物理量之间所满足的关系式是________________________________________________________________________． (2)根据表中给出的数据，在图乙给出的坐标纸上画出 t图线． (3)由所画出的t图线，得出滑块加速度的大小为a＝　________　 m/s2(保留2位有效数字)． 解析：(1)由运动学公式x＝v0t＋at2＝(vt－at)t＋at2＝－at2＋vtt，变形为＝－at＋vt，从此式可知，t图线是一条斜率为负值的直线． (2)根据题目提供的数据描点，然后用一条直线连接这些点，所得图像如图所示． (3)由图线知斜率绝对值为k＝ m/s2＝1.0 m/s2，又由＝－at＋vt知，斜率的绝对值为a，故有 a＝1.0 m/s2，即a＝2.0 m/s2. 答案：(1)＝－at＋vt或x＝－at2＋vtt (2)见解析图　(3)2.0(1.8～2.2范围内均正确) 2．甲、乙两位同学设计了利用数码相机的连拍功能测重力加速度的实验．实验中，甲同学负责释放金属小球，乙同学负责在小球自由下落的时候拍照．已知相机每间隔0.1 s拍1幅照片． (1)若要从拍得的照片中获取必要的信息，在此实验中还必须使用的器材是　________　.(填正确答案标号) A．米尺　 B．秒表　　 C．光电门　　 D．天平 (2)简述你选择的器材在本实验中的使用方法． ________________________________________________________________________ (3)实验中两同学由连续3幅照片上小球的位置a、b和c得到ab＝24.5 cm、ac＝58.7 cm，则该地的重力加速度大小为g＝　________　m/s2.(保留2位有效数字) 解析：本题考查了匀变速直线运动中数据的处理与加速度的计算，考查了学生的实验能力，体现了科学思维中模型建构、科学推理等素养要素，渗透了科技进步的价值观念． (1)运动时间可由相机拍照的时间间隔来确定，不需要秒表与光电门．本实验中不需要测量小球的质量，故不需要天平．但需测量小球下落的距离，故需要米尺． (2)由于不知照相机的放大倍数，故不能通过测量小球在照片上下落的距离来获得小球的实际下落距离，所以只能将米尺与小球的运动拍摄在同一张照片中．因小球做自由落体运动，故米尺只能竖直放置． (3)由Δx＝gT2得当地的重力加速度的大小为g＝＝ m/s2＝9.7 m/s2. 答案：(1)A　(2)将米尺竖直放置，使小球下落时尽量靠近米尺　(3)9.7 学科网（北京）股份有限公司 $