第1章 第3讲 研究匀变速直线运动的特点(重点实验)(课件PPT)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（福建专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“研究匀变速直线运动”重点实验，依据高考评价体系梳理了实验原理、数据处理（速度计算、加速度测定）、误差分析三大考查维度，通过近五年高考真题统计明确“逐差法求加速度”占45%、“v-t图像分析”占30%的高频考点，构建了完整的解题思路体系。 课件亮点在于“真题实例+方法建模+素养培养”的备考策略，如以2025年晋江一中质检题为例，系统建模逐差法处理6段、5段位移的方法，通过v-t图像斜率分析加速度培养科学思维和科学探究素养。特设“易错点警示”和“迁移训练”，帮助学生熟练掌握数据处理技巧，教师可据此精准指导，提升复习效率。

研究匀变速直线运动的特点(重点实验) 第三讲　 落实基本知能 突破常考题点 01 02 CONTENTS 目录 迁移拓展训练 03 落实基本知能 一、理清原理与操作 原理装置图 (1)不需要平衡阻力。 (2)不需要满足悬挂钩码质量远小于小车质量。 操作要领 (1)平行：细绳、纸带与长木板平行。 (2)靠近：小车释放前，应在靠近打点计时器的位置。 (3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带。 (4)防撞：小车到达滑轮前让其停止运动，防止与滑轮相撞或掉下桌面摔坏。 (5)适当：悬挂钩码质量要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集。 续表 二、掌握数据处理方法 1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法 如图所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、…为相邻两计数点间的距离，若Δs=s2-s1=s3-s2=s4-s3=C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 2.由纸带求物体运动速度的方法 匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间的平均速度，即vn=。 3.利用纸带求物体加速度的两种方法 (1)用逐差法求加速度 即先根据s4-s1=s5-s2=s6-s3=3aT2(T为相邻两计数点间的时间间隔)求出a1=、a2=、a3=，再算出平均值，即a=。 (2)用图像法求加速度 即先根据vn=求出所选的各计数点对应的瞬时速度，后作出v⁃t图像，图像的斜率就等于物体运动的加速度。 三、强化重点环节和关键能力 1.注意事项 平行 纸带和细绳要与长木板平行 两先两后 实验开始时应先接通电源，后让小车运动；实验完毕应先断开电源，后取纸带 防止碰撞 在到达长木板末端前应让小车停止运动，要防止钩码落地和小车与滑轮相撞 纸带选取 选择一条点迹清晰的纸带，舍弃打点密集部分，适当选取计数点 区分计时点和计数点 计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔4个点取一个计数点”取点方法是一样的，时间间隔均为0.1 s 准确 作图 在坐标纸上，纵、横轴选取合适的单位(避免所描点过密或过疏而导致误差过大)，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，落不到直线上的各点应均匀分布在直线的两侧 续表 2.误差分析 (1)根据纸带测量的位移有误差。 (2)电源频率不稳定，造成相邻两点的时间间隔不完全相等。 (3)纸带运动时打点不稳定引起测量误差。 (4)用作图法，作出的v-t图像并不是一条直线。 (5)木板的粗糙程度并非完全相同，这样测量得到的加速度只能是所测量段的平均加速度。 突破常考题点 利用纸带分析物体的运动特点、测量物体的速度及加速度，是纸带类实验的基础。本实验常利用纸带求解各计数点的速度，用逐差法、图像法、公式法求解物体的加速度，同时对有效数字知识进行考查，难度相对较小。 1.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1所示。 (1)需要的实验操作有_____(多选)。  A.调节滑轮使细线与轨道平行 B.倾斜轨道以平衡阻力 C.小车靠近打点计时器由静止释放 D.先接通电源再释放小车 命题点(一)　有效数字的认知 ACD 解析：实验时，应调节滑轮使细线与轨道平行，小车从靠近打点计时器的地方由静止释放，并且要先接通电源后释放小车，本实验中没必要平衡阻力，故选A、C、D。 (2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图2所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为__________________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打计数点2时小车的速度大小为___________________m/s(结果保留三位有效数字)。  2.75(2.70~2.80均可) 1.48(1.45~1.50均可) 解析：计数点1的读数为2.75 cm。由题意可知，相邻两点间的时间间隔T==0.02 s，打计数点2时小车的速度大小为v2==× 10-2 m/s≈1.48 m/s。 2.某小组用如图甲所示的气垫导轨研究滑块的匀变速直线运动，回答下面的问题： (1)测量遮光条宽度时游标卡尺的示数如图乙所示，则遮光条的宽度d=________ cm。  解析：游标卡尺的主尺读数为1.5 cm，游标尺读数为6×0.1 mm=0.6 mm =0.06 cm，所以最终读数为1.5 cm+0.06 cm=1.56 cm。 1.56 (2)滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门，配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间Δt1=0.156 s，通过第二个光电门的时间Δt2=0.078 s。遮光条通过第一个光电门的速度大小为v1=_____m/s，遮光条通过第二个光电门的速度大小为v2=____ m/s。  0.1　 0.2　 解析：遮光条通过第一个光电门的平均速度大小为v1== m/s =0.1 m/s，这个速度就是遮光条通过第一个光电门中间时刻的速度，即第一个光电门计时0.078 s时的瞬时速度；遮光条通过第二个光电门的平均速度大小为v2== m/s=0.2 m/s，这个速度就是遮光条通过第二个光电门中间时刻的速度，即第二个光电门计时0.039 s时的瞬时速度。 (3)遮光条从开始遮住第一个光电门到开始遮住第二个光电门经历的时间为Δt=0.5 s，则估算滑块的加速度大小为_______ m/s2。(计算结果保留一位有效数字)  0.2 解析：滑块的加速度大小a== m/s2≈0.2 m/s2。 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。如第1题第(2)问中计数点1的读数，最后一位数字就是估读出来的，所以本问的答案要估读到刻度尺分度值1 mm的下一位。 系统建模 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。如第2题第(3)问的计算结果保留一位有效数字，结果为0.2 m/s2，若保留两位有效数字，结果则为0.22 m/s2。 3.科学记数法：如36 500，从左向右，如果第3位数“5”不可靠，则应记为3.65×104；如果第4位数“0”不可靠，应记为3.650×104。 1.在“测定匀变速直线运动的加速度”的实验中，如图是接在周期为T=0.02 s的交流电源上的电火花计时器在物体做匀加速直线运动时打出的一条纸带，图中所示的点是每打5个点所取的计数点，但第3个计数点没有画出。由图中的数据可求得： 命题点(二)　逐差法的活学妙用 (1)该物体的加速度为________ m/s2。(保留两位有效数字)  解析：根据位移差公式sm-sn=(m-n)aT 2， 解得a== m/s2=0.74 m/s2。 0.74 (2)第3个计数点与第2个计数点的距离约为_____ cm。(保留三位有效数字)  4.36 解析：第3个计数点与第2个计数点的距离s23=s12+aT2=4.36 cm。 (3)打第3个计数点时该物体的速度约为_____ m/s。(保留两位有效数字)  0.47 解析：设1、2两计数点间中间时刻的速度为v1，4、5两计数点间中间时刻的速度为v4，则v1=， v4=，因为计数点3为v1、v4所对应的时间的中间时刻，所以v3=≈0.47 m/s。 2.在“利用打点计时器研究匀加速直线运动”实验中，某同学对同一个运动重复实验，得到两条纸带。由于打出的点间隔近，该同学每隔四个点取一个计数点，以便分析计算。用刻度尺测量相邻计数点间距，发现两条纸带有一组数据不同，如图所示(已知打点计时器所用电源频率为50 Hz)： (1)通过匀加速直线运动规律判断，测量错误的纸带是_____；(选填“甲”或“乙”)  解析：做匀变速直线运动的物体在相邻相等时间间隔内的位移差相等，即满足Δs=s2-s1=s3-s2=…=sn-sn-1，甲纸带BC段、CD段、DE段与相邻的前一段的位移差均为0.51 cm，而EF段与DE段的位移差为0.62 cm，不满足做匀变速直线运动的物体在相邻相等时间间隔内的位移差相等的规律，故甲纸带测量错误。 甲 (2)D点速度大小为______ m/s；(保留两位有效数字)  0.43 解析：每隔四个点取一个计数点，可知相邻计数点的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s，选择乙纸带研究，D点为CE段中间时刻，则有vD== m/s≈0.43 m/s。 (3)匀加速直线运动的加速度大小为______ m/s2。(保留两位有效数字)  0.51 解析：选择乙纸带研究，由逐差法可得加速度大小为a= = m/s2 =0.51 m/s2。 3.(2025·晋江一中高三质检)某同学用图1所示的实验装置研究小车做匀变速直线运动的特点。 (1)实验中，除打点计时器(含50 Hz交流电源、纸带)、小车、平板和重物外，在下面的器材中，必须使用的是 _____(选填选项前的字母)。  A.刻度尺　　　　B.秒表　　　　C.天平 A 解析：必须使用的是刻度尺，用来测量各点间的位移大小，从而算出打点时小车的速度大小，打点计时器可以测量时间，本实验不需要测质量，不需要秒表和天平，故选A。 (2)实验中获得的一条纸带如图2所示，在纸带上依次取O、A、B、C、D……若干个计数点，利用实验数据计算出打点时小车的速度v。描绘v⁃t图像前，还不知道小车是否做匀变速直线运动。用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，对两个点的时间间隔t的要求是 __________(选填“越大越好”“越小越好”或“与大小无关”)。  越小越好 解析：用平均速度表示各计数点的瞬时速度，从理论上讲，时间间隔越小，平均速度越趋近于瞬时速度，故t越小越好。 (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O、A、B、C、D、E、F若干个计数点，每两个计数点间还有4个点未画出，如图3所示。相邻两计数点间的距离分别是OA=7.05 cm、AB=7.68 cm、BC=8.31 cm、CD=8.95 cm、DE=9.57 cm、EF=10.20 cm。则小车的加速度a=________m/s2(保留3位有效数字)。  0.631 解析：相邻两计数点间有4个点未画出，则相邻计数点间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s，由逐差法有a=≈0.631 m/s2。 1.如图甲所示，有连续的6段位移： 则加速度a=。如第3题第(3)问中小车加速度的计算。 系统建模 2.如图乙所示，有连续的5段位移： (1)可以去掉最短的s1，则有：a=。 (2)也可以去掉中间的s3，则有：a=。 3.如图丙所示，有不连续的两段位移： 则加速度a=。如第1题第(1)问中物体加速度的计算。 1.图甲和图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： 命题点(三)　其他方法求解加速度 (1)图乙是________(选填“电磁”或“电火花”)打点计时器，其电源采用的是_________(选填“交流8 V”“交流220 V”或“四节干电池”)。  解析：题图乙中有墨粉盒，可知其是电火花打点计时器，电源采用的是交流220 V。 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，相邻计数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。 ①根据纸带上各计数点间的距离，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-1) ______ 0.479 0.560 0.640 ______ 0.400 　0.721 解析：①由于相邻的计数点之间还有4个点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为T=5× s=0.1 s， 匀变速直线运动某段过程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，则打B、F时小车的速度分别为vB= m/s=0.400 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。 解析：将表格中的速度数据在坐标系上描点，用直线连接，使点迹均匀分布在直线两侧，如图所示。 答案：见解析图　 ③由所画速度—时间图像求出小车加速度为___________________m/s2 (结果保留2位小数)。  0.80(0.78~0.82均可) 解析：v-t图像的斜率表示加速度，根据图像可知，加速度为a= m/s2 =0.80 m/s2。 2.(2025·广西南宁月考)用如图甲所示的实验装置测定重力加速度。实验器材有：小钢珠、固定底座、带有标尺的竖直杆、光电门1和2组成的光电计时器(其中光电门1更靠近小钢珠释放器)、小钢珠释放器(可使小钢珠无初速度释放)、网兜。实验时可用两光电门测量小钢珠从光电门1运动至光电门2的时间t，并从竖直杆上读出两光电门间的距离h。 (1)用游标卡尺测量小钢珠的直径如图乙所示，则直径为______cm。  解析：游标卡尺的主尺读数为11 mm，游标尺读数为14×0.05 mm= 0.70 mm，则最终读数为11.70 mm=1.170 cm。 1.170 (2)保持光电门1的位置不变，改变光电门2的位置，测得多组h、t。根据测得的数据作出-t图像，若图线斜率的绝对值为k，与纵轴的截距为a，根据图线可求出重力加速度大小为_____；纵截距a与________________ ___________的大小相等(忽略空气阻力)。  2k　 小钢珠经过光电 门1的速度 解析：根据h=v1t+gt2知=v1+gt，可知-t图线的斜率绝对值k=g，解得g=2k，纵截距a即为小钢珠经过光电门1的速度。 3.(2025·天津河西模拟)小明用气垫导轨和光电门测量滑块做匀加速运动的加速度，如图甲所示。 (1)用游标卡尺测量遮光片宽度d，测量结果如图乙所示，则d=_____mm。  1.80 解析：游标卡尺读数为d=1 mm+16×0.05 mm=1.80 mm。 (2)按图甲安装好实验器材并测出两光电门间的距离L。接通电源，释放滑块，记下遮光片通过光电门A、B的时间分别为t1、t2，则遮光片经过光电门B的速度vB=______，滑块的加速度a=______________。(均用测出的物理量符号L、d、t1和t2表示)  解析：遮光片经过光电门A、B的速度分别为vA=，vB=。根据运动学公式得-=2aL，可得滑块的加速度a==。 1.利用图像求物体的加速度 (1)利用v⁃t图像：图像的斜率表示物体的加速度。如第1题利用此方法求加速度。 (2)利用⁃t图像：由s=v0t+at2，得=v0+at，图像的斜率k=，物体的加速度a=2k。如第2题利用此方法求加速度。 系统建模 2.利用速度与位移关系式求物体的加速度 利用光电门测出物体经过相邻两光电门的速度v1、v2，两光电门间距为s，则由-=2as，可得物体的加速度a=。如第3题第(2)问利用此方法求加速度。 迁移拓展训练 1.(2025·江西南昌一模)研究物体的运动时，除了使用打点计时器计时外，也可以使用数字计时器。计时系统的工作要借助于光源和光敏管(统称光电门)。光源和光敏管相对，它射出的光使光敏管感光。当滑块经过时，其上的遮光条把光遮住，与光敏管相连的电子电路自动记录遮光时间的长短，通过数码屏显示出来。根据遮光条的宽度和遮光时间，可以算出滑块经过时的速度。如图1，在滑块上安装宽度d=0.50 cm的遮光条，滑块在牵引力作用下由静止开始运动并通过光电门，配套的数字计时器记录了遮光条的遮光时间Δt=2.5 ms。 (1)遮光条通过光电门的平均速度=_____ m/s(保留两位有效数字)，由于遮光条的宽度很小，所以这个速度可以近似看作遮光条通过光电门的瞬时速度v。  2.0 解析：遮光条通过光电门的平均速度为== m/s=2.0 m/s。 (2)考虑到“光电门的光源射出的光有一定的粗细，数字计时器内部的电子电路有一定的灵敏度”，若当遮光条遮住光源射出光的80%，即认为光被遮住，则第(1)问中的测量值比真实值_____(选填“偏大”或“偏小”)。  偏大 解析：由于光电门的光源射出的光有一定的粗细，且当遮光条遮住光源射出光的80%即认为光被遮住，则挡光时间变短，所以平均速度的测量值比真实值偏大。 (3)用U型遮光条便可消除上述系统误差。某同学换用如图2所示的U型遮光条重复上述实验，若数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔为Δt'，则滑块通过光电门的瞬时速度v'=___。(用s、Δt'表示)  解析：若采用U型遮光条，则数字计时器显示两次开始遮光的时间间隔内，滑块的位移为2s，所以v'='=。 2.(2025·河北石家庄模拟)利用如图甲装置探究匀变速直线运动。 (1)除图甲所示器材外，下列装置必要的是____；  A.电压适当的交流电源　　　 B.秒表 C.天平 D.刻度尺 AD 解析：该实验通过打点计时器记录时间，不需要秒表，该实验不需要测量质量，不需要天平，而打点计时器需要接到交流电源上，处理数据时需要利用刻度尺测量长度。故选A、D。 (2)实验中打点周期为0.02 s，纸带宽为2 cm，小新实验小组得到如图乙纸带，选取5个计时点，测得AC距离为6.0 cm，DE距离为3.2 cm。则打点B时纸带的速度为_____ m/s，纸带加速度为_____m/s2。(均保留两位有效数字)  1.5 2.0 解析：匀变速直线运动某段过程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，故有vB===1.5 m/s，同理有== m/s=1.6 m/s，所以a==2.0 m/s2。 (3)小路实验小组每隔0.1 s取一个计数点，并按相邻计数点把纸带逐段剪下如图丙放好，纸带左上端点近似成一条直线，如图丙连接后，用刻度尺测出其斜率为k=0.6，已知纸带宽为2 cm，则纸带加速度为_____ m/s2(保留两位有效数字)。  1.2 解析：由题意可知，每一段纸带所对应的时间都是T2=0.1 s，设两个相邻相等时间内的位移差为Δs，则根据题意有Δs=kd=0.6×2×10-2 m=1.2 ×10-2 m，再由Δs=a，解得a=1.2 m/s2。 3.某兴趣小组用皮尺和带闪光灯的遥控汽车研究其启动时的运动规律，如图甲所示。实验步骤如下： (1)已知相邻两次闪光时间间隔相同，从某次闪光开始计时并计数1次，在第50次闪光结束计时，总时间为9.80 s； (2)将皮尺铺在平直的水平路面上，遥控汽车平行放置在皮尺旁，闪光时能照亮皮尺上的刻度。一位同学遥控小车让其从静止开始做直线运动，小车刚启动瞬间恰好发出第一次闪光，另一位同学用手机录像记录下小车运动情况； (3)用手机视频编辑软件查看视频，读出小车每次闪光时后轮的位置坐标，记录在下面的表格中； 闪光序数 1 2 3 4 5 6 7 小车位置x/m 0.01 0.06 0.17 0.33 0.52 0.70 0.90 小车速度v/(m·s-1) 0 0.40 v3 0.88 0.93 0.95 ______________ (4)用v=近似计算小车在不同位置的速度，其中v3=______ m/s(保留2位有效数字)；  0.68 解析：由题意可知，相邻两次闪光时间间隔为t= s=0.2 s， 则v3== m/s≈0.68 m/s。 (5)根据上表中的数据在乙图中描点作出小车的v-t图像，由图像可知小车启动过程加速度_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。  变小 解析：描点绘图如图所示，v⁃t图像斜率的绝对值表示加速度大小，由图像可知小车启动过程加速度变小。 4.(2025·宁德高三质检)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速度平方与位移的关系。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，打点计时器在纸带上打出点。某次实验得到的纸带和相关数据如图(b)所示。 (1)已知图(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s填到表中，设各点对应小车速度的平方为v2，则表中sAD=　　　 cm，=　　 m2/s2。  位移区间s/cm AB AC AD AE AF 10.5 22.0 sAD 48.0 62.5 速度平方v2/(m2·s-2) B C D E   1.44 1.69 1.96   34.5 1.21 解析：由题图(b)可知sAD=sAB+sBC+sCD=10.5 cm+11.5 cm+12.5 cm= 34.5 cm；B点对应小车速度为vB== m/s=1.1 m/s， 则=1.21 m2/s2。 (2)根据表中数据得到小车速度平方v2随位移s的变化关系，如图(c)所示。 (3)从实验结果可知，小车运动的v2⁃s图线可视为一条直线，此直线用方程v2=ks+b表示，其中k=_______________ m/s2，b=____ m2/s2。(结果均保留2位有效数字)  2.0(1.9~2.1均可)　 1.0　 解析：由题图(c)可知，当s=0时v2=1.0 m2/s2，当s=0.25 m时v2=1.5 m2/s2，则k== m/s2=2.0 m/s2，由题图(c)的图像截距知，b=1.0 m2/s2。 (4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，则打出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)  　 解析：由匀变速直线运动速度与位移关系式知v2-=2as，由直线方程知v2-b=ks，则可知=b，k=2a，则v0=，a=。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $