2026届高考物理一轮总复习第1章运动的描述匀变速直线运动的研究第6讲实验一探究小车速度随时间变化的规律课件

这是一份2026届高考物理一轮总复习第1章运动的描述匀变速直线运动的研究第6讲实验一探究小车速度随时间变化的规律课件，共47页。PPT课件主要包含了实验知识·自主回顾，核心考点·重点突破，接通电源，放开小车，利用光电门测速度，计时方法的改进等内容，欢迎下载使用。
第6讲　实验一　探究小车速度随时间变化的规律
实验知识 · 自主回顾
一、实验目的1．练习正确使用打点计时器2．会计算纸带上各点的瞬时速度3．会利用纸带计算加速度4．会用图像法探究小车速度与时间的关系，并能根据图像求加速度
二、实验原理1．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)
②电火花打点计时器(如图)
2．求小车的速度与加速度
(3)利用速度—时间图像求加速度①作出速度—时间图像，通过图像的斜率求解小车的加速度；②剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。3．匀变速直线运动的判断(1)沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2。(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v－t图像。若v－t图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动。
三、实验器材电火花打点计时器(或电磁打点计时器)、一端附有滑轮的长木板、小车、纸带、细绳、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。四、实验步骤1．按照课本实验原理图所示安装实验装置，把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端，接好电源；2．把一细绳系在小车上，细绳绕过滑轮，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；
3．把小车停靠在打点计时器处，先__________、后__________；4．小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；5．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。
五、注意事项1．平行：纸带、细绳要和长木板_______。2．两先两后：实验中应先接通电源，后放开小车；实验完毕应先断开电源，后取纸带。3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。4．减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，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．靠近和远离：打点计时器应固定在远离定滑轮一端，小车应靠近打点计时器由静止释放。6．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。7．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，距离过远的点舍去。
六、实验拓展1．误差的分类(1)根据误差来源的不同，误差可分为系统误差和偶然误差。①偶然误差：由各种偶然因素对实验者和实验仪器的影响造成的。减小偶然误差的方法：取多次实验的平均值作为实验结果。②系统误差：由仪器结构缺陷、实验方法不完善造成的。减小系统误差的方法：完善实验原理，提高实验仪器的测量精度，设计更精巧的实验方法。
(2)从分析数据看，误差分为绝对误差和相对误差。①绝对误差：绝对误差是测量值与被测物理量真实值之差(绝对值)。
2．有效数字的读数规则(1)有效数字的定义带有一位不确定数字的近似数所包含的所有数字，叫作有效数字。(2)有效数字的位数从左向右第一个非0数字开始算起的所有数字。例如，2.70，有三位有效数字，2.70最末一位数字0是不可靠的，但7是可靠的。因此小数最后一位的数字0是有意义的，不能随便舍去或添加。
(3)有效数字的表示为了正确表述有效数字，特别大或特别小的数都要用科学计数法表示，如0.013 3 m改写为1.33×10－2 m。(4)测量仪器的读数规则测量误差出现在哪一位，读数就应读到哪一位，最小刻度为“1”的仪器，应估读到最小刻度的十分之几。
教材原型实验(基础考点•自主探究)
【跟踪训练】(实验原理、实验器材和数据处理)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”，电火花打点计时器使用的是频率为50 Hz的交流电源。
(1)电火花打点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)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)
(3)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)
[答案]　(1)220 V　墨粉纸盘　下方　(2)0.80　0.40　(3)如解析图　1.53(1.52、1.54均可)
(3)将误差较大的点忽略，将其他点用一条直线拟合，如图所示。
(实验操作和数据处理)(2023·浙江卷)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．倾斜轨道以补偿阻力C．小车靠近打点计时器静止释放D．先接通电源再释放小车
(2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图所示。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3位有效数字)。[答案]　(1)ACD　(2)2.75　1.46
[解析]　(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B错误；为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确；应先接通电源再释放小车，选项D正确。故选ACD。(2)计数点1的读数为2.75 cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50 Hz，则打点周期T＝0.02 s，则打计数点2时小车的速度大小为
创新实验提升(能力考点•深度研析)
►考向1　实验数据处理的改进　(2023·全国甲卷)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)[答案]　(1)24.00　80.0　(2)见解析图　(3)70.0　59.0　(4)b　2k
[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(2)根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点，图像为
►考向2　实验器材和加速度计算方法的改进　(2025·重庆巴蜀中学期末)某实验小组用图甲所示的装置“探究匀变速直线运动的规律”，实验步骤如下：
①在斜面上靠近底端的适当位置A处安装光电门，连接数字毫秒计，并确保小球在斜面上运动时球心可以通过光电门发射孔与接收孔的连线；②用游标卡尺测量小球的直径d；③将小球从斜面上适当位置B处，由静止开始释放，从数字毫秒计中读出小球通过光电门的挡光时间Δt；④通过固定在斜面上的刻度尺测出A、B之间的距离l；⑤改变小球释放位置，重复步骤③④，完成多次测量并记录数据。
(1)用游标卡尺测量小球的直径d时，游标卡尺的读数如图乙所示，则d＝________mm；某次实验中，测得Δt＝11.60 ms，则小球通过光电门的瞬时速度v＝________m/s(结果保留2位有效数字)。(2)若采用如图丙所示的图像法求小球的加速度，可以选用________ (填正确答案标号)。
(3)根据上述图像得到直线的斜率为k，则小球的加速度为________ (用题中出现的字母表示)。
(2)小球由B处运动到A处的过程中做匀加速运动，由运动学公式得v2＝2al
►考向3　利用自由落体运动规律求重力加速度
　小明利用手机测量当地的重力加速度，实验场景如图1所示，他将一根木条平放在楼梯台阶边缘，小球放置在木条上，打开手机的“声学秒表”软件，用钢尺水平击打木条使其转开后，小球下落撞击地面，手机接收到钢尺的击打声开始计时，接收到小球落地的撞击声停止计时，记录下击打声与撞击声的时间间隔t，多次测量不同台阶距离地面的高度h及对应的时间间隔t。
(1)现有以下材质的小球，实验中应当选用________。A．钢球　　B．乒乓球　　C．橡胶球(2)用分度值为1 mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如图2所示，则h＝________cm。
(3)作出2h－t2图线，如图3所示，则可得到重力加速度g＝________　m/s2。
(4)在图1中，将手机放在木条与地面间的中点附近进行测量，若将手机放在地面A点，设声速为v，考虑击打声的传播时间，则小球下落时间可表示为t′＝________(用h、t和v表示)。(5)有同学认为，小明在实验中未考虑木条厚度，用图像法计算的重力加速度g必然有偏差。请判断该观点是否正确，简要说明理由_______　___________________________________________________________。
[解析]　(1)为了减小空气阻力等误差影响，应该选用材质密度较大的小钢球，故选A。(2)刻度尺的分度值为1 mm，估读到分度值的下一位，由图可知h＝61.20 cm。