实验一　探究小车速度随时间变化的规律 课件 2027届高考物理一轮复习

这是一份实验一　探究小车速度随时间变化的规律 课件 2027届高考物理一轮复习，共72页。PPT课件主要包含了实验知识储备，考点1教材原型实验，不需要，墨粉纸盘，考点2拓展创新实验，随堂达标检测，答案图见解析，×10-2等内容，欢迎下载使用。
课程标准　1.了解物理实验中的误差,学会减小实验误差。2.会正确使用打点计时器,学会利用纸带上的点迹求物体的速度和加速度。3.掌握判断物体是否做匀变速直线运动的方法。
一、误差和有效数字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。
二、实验:探究小车速度随时间变化的规律(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 0.02 s打一次点。2.结构(1)电磁打点计时器(如图所示)
(2)电火花计时器(如图所示)
(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、刻度尺、导线、交流电源。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,先接通电源,后放开小车;(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3次,选择一条比较理想的纸带进行测量、分析。3.数据处理如图所示,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如何判断小车是否做匀变速直线运动?
方法二　利用速度—时间图像求加速度a.作出速度—时间图像,通过图像的斜率求解小车的加速度;b.剪下相邻计数点的纸带紧排在一起求解加速度。③Δx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六、七个计数点为宜。(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。
(2026·河北邢台高三调研)实验小组利用如图1所示的装置进行“探究小车速度随时间变化的规律”的实验,打点计时器所接电源的频率为50 Hz。
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)下列说法正确的是　　　。 A.实验时,先释放小车,再接通电源B.实验时,先接通电源,待打点稳定后,再释放小车C.实验时,先接通电源或先释放小车都可以D.纸带上打点越密集，说明纸带运动速度越大
[答案] 图见解析　1.56(1.54~1.58均可)
[解析]　(1)电火花计时器的工作电压为220 V,电火花计时器需要用墨粉纸盘,并且安装纸带时,应将纸带置于墨粉纸盘的下方。(2)实验中为了在纸带上打出更多的点,并为了打点的稳定,具体操作中要求先启动打点计时器然后释放小车,故A、C错误,B正确;纸带上打点越密集说明纸带的运动速度越小,故D错误。(3)相邻两个计数点间的时间间隔为T=0.1 s由逐差法得(x4+x5+x6)-(x1+x2+x3)=a(3T)2代入数据解得a=0.80 m/s2
1.高考启示高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材,是在教材实验的基础上创设新情境。因此,要在夯实教材实验的基础上注意迁移和创新能力的培养,善于用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。
2.情景拓展(1)实验器材及速度的测量方法的改进
(2)获得加速度方法的改进长木板倾斜,靠小车的重力获得加速度(如图甲、乙所示) 靠重物的拉力获得加速度。
(3)计时方法的改进采用频闪照相法和滴水法获得两点间的时间间隔(如图丙、丁所示)打点计时器。
如图1所示,使用滴水法测量一小车在斜面上运动时的加速度。实验过程如下:在斜面上铺上白纸,用图钉固定;把滴水计时器固定在小车的末端,在小车上固定一平衡物;调节滴水计时器的滴水速度,使其每0.2 s滴一滴;在斜面顶端放置一浅盘,把小车放在斜面顶端,把调好的滴水计时器盛满水,使水滴能滴入浅盘内;随即在撤去浅盘的同时放开小车,于是水滴在白纸上留下标志小车运动规律的点迹。将第一个点迹记为0,之后的点迹依次记为1、2、3、…,测出之后每个点迹到第一个点迹0的距离如图2所示,图中数据的单位是cm。
某物理活动小组利用光电计时器探究滑块在斜面上速度变化的规律,实验装置如图(a)所示。光电计时器固定在斜面底端,把宽度为d的遮光片固定在滑块上。让滑块从距离光电计时器x处由静止释放,遮光片经过光电计时器的遮光时间为t。改变滑块释放位置,记录不同位置释放时,遮光片距离光电计时器的距离x及经过光电计时器的遮光时间t。
1.(2026·河北保定期中)某同学在用电火花打点计时器和纸带做研究匀变速直线运动规律的实验时,得到一条打下的纸带如图所示,并在上面取了A、B、C、D、E五个计数点,相邻两个计数点间还有4个点(图中没有画出),打点计时器所用电源为频率50 Hz 的交流电源,即打点周期为T=0.02 s。
2.结合“探究小车速度随时间变化的规律”的实验(装置如图甲所示),完成下列问题。(1)如图乙所示,刻度尺的0刻度与“0”点对齐,测量点“4”到“0”的距离为　　　　 cm;该同学已将1、2、3、4点对应时刻的瞬时速度进行计算填入表中,请你将测量点“5”对应时刻的瞬时速度填入表中(结果保留三位有效数字);请你把“5”的数据补充到图丙中,并拟合图线。 
(2)根据拟合好的图像求出小车的加速度大小为a=　　　　m/s2(结果保留三位有效数字)。 (3)关于该实验,下列说法正确的是　　　。 A.重复实验时,可以增加悬挂的槽码,也可以在小车里增加钩码B.实验时,牵引小车的细绳必须平行于长木板,而且长木板必须水平放置C.若实验时电源频率略低于50 Hz,但该同学并不知道,则小车速度测量值将大于实际值D.如果实验用电火花计时器,实验时的电压略低于220 V,则加速度的测量值将小于实际值
3.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,结果如表所示。
在误差允许范围内,相邻相等时间内的位移差大小相等(意思相近即可)
解析:(1)将表格中数据转化如图,则x1=507 m,x2=587 m,x3=665 m,x4=746 m,x5=824 m,x6=904 m,可得x2-x1=80 m,x3-x2=78 m,x4-x3=81 m,x5-x4=78 m,x6-x5=80 m,在误差允许范围内,相邻相等时间内的位移差大小相等,可判断该飞行器在这段时间内近似做匀加速运动。
4.一同学利用气垫导轨测定滑块的加速度。滑块上安装了宽度为3.0 cm的遮光条,如图所示,滑块在牵引力的作用下匀加速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为Δt1=0.30 s,通过第二个光电门的时间为Δt2=0.10 s。
5.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。
70.0(70.0~73.0均可)
59.0(58.8~59.2均可)
6.(2026·湖北武汉高三联考)某同学利用如图甲所示的装置测量滑块运动的加速度,采用如下步骤完成实验:
7.(2026·山东青岛第二次适应性检测)某同学以墙面为背景,使用手机频闪照相功能拍摄小球自由下落的过程,通过对频闪照片的研究,粗略测定当地的重力加速度。请回答下列问题:(1)该同学要从下列物体中选择做自由落体的小球,最为合理的是　　　。 A.小塑料球　　　　　　　　B.小木球C.小钢球D.小泡沫球
(2)如图所示为该同学拍得的频闪照片的一部分,测得图中部分墙的高度h=0.72 m,手机曝光时间间隔为0.07 s,则当地重力加速度g=　　　m/s2,小球到达位置4时的速度大小为　　　m/s。(结果均保留三位有效数字) 
(3)照片中位置1　　　(选填“是”“不是”或“不确定是”)小球自由下落的初始位置,由于受空气阻力影响,测出的重力加速度值比实际值　　　(选填“偏大”或“偏小”)。