2027届高三物理一轮复习教案：第一章　第五课时　实验一：探究小车速度随时间变化的规律（含解析）

这是一份2027届高三物理一轮复习教案：第一章　第五课时　实验一：探究小车速度随时间变化的规律（含解析）
考点一 实验误差
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：
(1)按误差来源分类
(2)按误差数值表示方法分类

考点二 实验技能储备
例1 (2025·甘肃白银市检测)图中的甲、乙两种打点计时器是高中物理实验中常用的，请回答下面的问题：
(1)图乙是 (填“电磁打点”或“电火花”)计时器，电源采用的是 (填“交流8 V”“交流220 V”或“四节干电池”)。
(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，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，电源频率为50 Hz。
①根据纸带上各个计数点间的距离，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)。
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。
③由所画速度—时间图像求出小车加速度大小为 m/s2(结果保留2位小数)。
答案 (1)电火花 交流220 V (2)①0.399 0.721 ②见解析图 ③0.79(0.78、0.80均可)
解析 (2)①由于相邻的计数点之间还有4个计时点未画出，则相邻计数点之间的时间间隔为T=5×150 s=0.1 s
匀变速直线运动中，某段时间中间时刻的瞬时速度等于该段时间的平均速度，则打B、F点时的速度分别为
vB=(3.59+4.39)×10−22×0.1 m/s=0.399 m/s
vF=(6.80+7.62)×10−22×0.1 m/s=0.721 m/s
②将表格中的数据在坐标纸上描点，用直线连接，使直线过尽可能多的点，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，如图所示
③v-t图像的斜率表示加速度，根据图像可知，加速度大小为a=0.7− m/s2≈0.79 m/s2。
拓展 试根据纸带中的数据，用逐差法求小车运动的加速度大小(结果保留2位有效数字)。
答案 a=(xDE+xEF+xFG)−(xAB+xBC+xCD)(3T)2≈0.80 m/s2。
考点三 探索创新实验
例2 (2025·江西省二模)一辆小车上装有一个滴墨水的容器，每分钟滴出120滴墨水。重物通过滑轮用细绳牵引小车向右做匀加速直线运动，结果在水平桌面上留下一串墨滴，如图所示，测出ab=0.11 m，bc=0.15 m，cd=0.19 m，不计空气阻力(计算结果均保留2位小数)。
请回答下列问题：
(1)b、c墨滴刚滴下时小车的速度大小分别是 m/s、 m/s；
(2)小车运动的加速度大小为 m/s2；
(3)墨水刚离开容器的位置距离桌面有一定的高度，这一因素会导致速度的测量值 、加速度的测量值 (均选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
答案 (1)0.26 0.34 (2)0.16 (3)偏大 不变
解析 (1)每分钟滴出120滴墨水，则时间间隔为t=60s120=0.5 s，
小车在b点的瞬时速度大小为vb=ab+bc2t=0.11+0.152×0.5 m/s=0.26 m/s，
小车在c点的瞬时速度大小为vc=bc+cd2t=0.15+0.192×0.5 m/s=0.34 m/s
(2)加速度大小为a=ΔvΔt=vc−vbt=0.16 m/s2
或cd-ab=2at2，解得a=0.16 m/s2
(3)考虑墨水在空中做平抛运动，相邻两滴墨水之间的距离大于车的实际位移，从而会导致速度的测量值偏大，但相邻两段位移之差不变，所以加速度的测量值不受上述因素的影响，即加速度不变。
例3 (2025·四川眉山市期中)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，某次测量得到的纸带如图甲所示，打点计时器所接交流电源频率为50 Hz，每相邻两计数点间有四个计时点未画出。
(1)小车的加速度大小为 m/s2(结果保留3位有效数字)。
(2)另一同学通过多次操作从其中选择了一条比较清晰的纸带，并选取了第一个比较清晰的点为计数点O，并依次计算出后面的计数点到O点的距离x与所用时间t的比值xt，作出xt-t的图像，如图乙所示，坐标系中已标出的坐标值为已知量，则O点的速度大小为v0= ，加速度大小为a= 。(均用b、c、d表示)
答案 (1)2.86 (2)b 2(c−b)d
解析 (1)由于每相邻两计数点之间还有四个计时点，则相邻计数点之间的时间间隔为
T=5×0.02 s=0.1 s
小车的加速度大小a=xAD−xDG9T2=
(16.29+13.43+10.59−7.72−4.88−2.01)×10−29×0.12 m/s2≈2.86 m/s2
(2)小车做匀加速直线运动，根据位移—时间公式x=v0t+12at2
则xt=v0+12at
结合题图乙可知O点的速度大小为v0=b
图像的斜率k=12a=c−bd
则加速度大小为a=2(c−b)d。
课时精练
[分值：50分]
1.(6分)(2025·安徽安庆市期中)某同学利用如图甲所示的实验装置探究小车速度随时间变化的规律，已知打点计时器所用电源频率为50 Hz。
(1)(2分)某次实验中，该同学获得了一条点迹清晰的纸带。该同学选取其中的一段，每隔四个点取一个计数点，并测得相邻计数点的距离如图乙所示。则F点的瞬时速度vF= m/s(计算结果保留2位有效数字)。
(2)(2分)该同学通过计算各点的瞬时速度，绘制出v-t图像如图丙所示，发现小车速度随时间均匀增大，即小车做匀加速直线运动。我们可以根据图丙计算出加速度a= m/s2(计算结果保留2位有效数字)。
(3)(2分)实验中由于电网波动，导致实际频率低于50 Hz，若用逐差法计算加速度，则加速度的测量值 (填“大于”“小于”或“等于”)真实值。
答案 (1)0.75 (2)1.4 (3)大于
解析 (1)由题知，每隔四个点取一个计数点，则相邻两计数点之间的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s
根据匀变速直线运动的规律，可用EG之间的平均速度表示F点的瞬时速度，则有vF=xEG2T=(6.82+8.22)×10−22×0.1 m/s≈0.75 m/s
(2)根据题图丙取两点(0.06 s，0.12 m/s)、(0.54 s，0.80 m/s)，
根据v-t图像斜率表示加速度，
则有a=0.80−−0.06 m/s2≈1.4 m/s2
(3)由于电源频率降低，相邻计数点间的真实时间间隔T真>0.1 s，
则有a真=(x6+x5+x4)−(x3+x2+x1)9T真2