第一章　第五课时　实验一：探究小车速度随时间变化的规律-2026年高考物理大一轮复习课件（含试题及答案）

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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
考点二　实验：探究小车速度随时间变化的规律
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：
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。
一、打点计时器1.作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50 Hz时，每隔 s打一次点。2.结构(1)电磁打点计时器(如图)
实验：探究小车速度随时间变化的规律
(2)电火花计时器(如图)
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1.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。2.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。
3.数据处理如图，思考：①如何求小车经过B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？
答案　Δx是两个连续相等的时间内的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。若Δx等于恒量(aT2)，则说明小车做匀变速直线运动。
4.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。
5.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。
(2025·山东青岛市第十九中学月考)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“8 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)下列说法中正确的是　　　　。 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＝　　　 　 m/s2(结果保留三位有效数字)。 
1.53(1.52、1.54均可)
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。
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，实验装置如图甲所示。(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手机固定在三脚架上，调整好手机镜头的位置④打开手机摄像功能，开始摄像
9.6(9.5、9.7均可)
(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，　　　(填“仍能”或“不能”)用(3)问中的方法测出重力加速度。 
(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。
(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.(2024·山东泰安市期中)实验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，打点计时器所接交流电源的频率为50 Hz。
(1)实验操作前，　　　　平衡阻力(选填“需要”或“不需要”)。 
(2)规范操作后，得到一条纸带，以纸带上能够看清的某个点作为0点，每5个点取一个计数点，测量各计数点与0点的距离，如图乙所示，则纸带上打计数点2时小车速度大小v2＝　　　　 m/s；小车运动的加速度大小a＝　　　　 m/s2(结果均保留3位有效数字)。 
(3)某次实验中交流电源的频率发生了变动，频率变成了49 Hz，但做实验的同学仍按照50 Hz进行数据处理，那么速度的测量值与实际值相比　　　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)，该误差属于　　　(选填“系统”或者“偶然”)误差。 
2.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。如图甲是实验得到纸带的一部分，每相邻两计数点间有四个点未画出。相邻计数点的间距已在图中给出，打点计时器电源频率为50 Hz。
(1)小车的加速度大小为　　　　 m/s2(结果保留3位有效数字)。 
(3)该同学从每一个计数点处将纸剪开分成几段，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”)。 
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”)； 
(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；
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)； 
(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)； 
(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：　　 。 
光栅板受到空气阻力的作用
4.利用如图所示的装置，某同学设计了DIS两种实验方法测定斜面上运动滑块的瞬时速度。(1)方法一：遮光板固定在滑块中央，事先测定遮光板的宽度为L(很窄)。当滑块经过斜面上的B点时，固定在B点的光电门(图中没有画出)测出遮光板经过B点的时间为Δt，则遮光板经过B点的速度为　　。若滑块不能视为质点，则测得的速度与滑块最右端到达B的速度相比______(填“偏大”“相等”或“偏小”)。 
(2)方法二：将遮光板固定在滑块最右端(对齐)，从斜面上静止释放滑块，固定在B点的光电门测出遮光板经过B点的时间为Δt，更换不同的遮光板宽度L并测出对应的时间Δt。多次实验，则每次释放滑块　　　(填“一定”或“不一定”)从同一位置静止释放，测量多组数据后作出　　　　图像(对应物理量字母)为一条不过原点的直线，且该线的　　　 即为滑块刚到达B点的速度。
5.物理实验课上，甲、乙两同学自主设计实验方案测当地的重力加速度，方案如下：甲同学的方案：(1)如图甲所示，将打点计时器固定在铁架台上，重物接上纸带，纸带穿过打点计时器。打开电源，释放纸带，让重物做自由下落运动，得到纸带。
(2)打出的纸带如图乙所示，连续打出的实验点作为计数点1、2、3、4、5、6、7、8、9等，电源的频率为50 Hz，实验时纸带的　　(选填“左”或“右”)端应和重物相连接，由纸带所示数据可算出当地的重力加速度为　　　 m/s2(结果保留两位有效数字)。
乙同学的方案：(3)如图丙所示，让小铁球从A点自由下落，下落过程中经过A点正下方的光电门B时，光电计时器记录下小球通过光电门时间t，注意：图中未画出光电门B所接计时器。
(4)用螺旋测微器测量铁球的直径，如图丁所示，则其直径为d＝　 　　　 mm；
8.475(8.474或8.476均可)