实验一　探究小车速度随时间变化的规律++课件+-2026届高考物理一轮复习

实验一探究小车速度随时间变化的规律第一章

运动的描述匀变速直线运动的研究夯实必备知识1实验装置图操作要领注意事项1.不需要平衡摩擦力。2.不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量。1.按照如图所示实验装置，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.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1.平行:纸带、细绳要和长木板平行。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:小车的加速度宜适当大些，可以减小长度测量的相对误差，计算加速度大小时以能在约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研透核心考点2考点二拓展创新实验考点一教材原型实验考点一教材原型实验1.两种打点计时器 (1)电磁打点计时器(如图)(2)电火花计时器(如图)

2.依据纸带判断物体是否做匀变速直线运动 (1)x1、x2、x3、…、xn是相邻两计数点间的距离。 (2)Δx是两个连续相等的时间内的位移差: Δx1=x2-x1，Δx2=x3-x2，…。 (3)T是相邻两计数点间的时间间隔:T=0.02n

s(打点计时器的频率为50

Hz，n为两计数点间计时点的间隔数)。 (4)分析物体的运动性质——测量相邻计数点间的距离，计算相邻计数点距离之差，看其是否为恒量，即Δx=aT2，小车若做匀变速直线运动，它在任意两个连续相等的时间间隔内的位移之差就一定相等。

例1(2025·江苏苏州月考)在“探究小车速度随时间变化规律”的实验中: (1)甲同学用如图(a)所示的装置测定匀加速直线运动的加速度，打出的一条纸带如图(b)所示，A、B、C、D、E为在纸带上所选的计数点，AB、AC、AD、AE的距离分别是x1、x2、x3、x4，相邻计数点间的时间间隔T为0.1s。①打点计时器打下

C点时小车的速度大小为

m/s(计算结果保留2位有效数字)。

答案0.30②用纸带所示数据写出小车的加速度表达式为

(请用x2、x4、T表示)。

(2)乙同学实验时将打点计时器接到交流电源上，得到一条纸带，打出的部分计数点如图(c)所示，(c)

(d)(c)(d)

答案越小越好作出的v-t图像是一条倾斜的直线小车的加速度(3)丙同学得到一条清晰的纸带如图(e)所示，并在其上取A、B、C、D、E、F、G7个点。(e)

(f)(e)

(f)

1.(2025·江苏南京月考)某同学用如图所示装置探究小车做匀变速直线运动的规律。(1)请在下列实验器材中，选出本实验中不需要的器材

(填编号)。

①电火花计时器②天平③低压交流电源④细线和纸带⑤钩码和小车⑥刻度尺⑦秒表⑧一端带有滑轮的长木板(2)安装好实验装置后，按照正确的实验操作，纸带被打出一系列点，其中一段如图所示，可知纸带的

(选填“左”或“右”)端与小车相连。

(3)图中O、A、B、C、D、E、F为相邻的计数点，相邻两计数点间还有4个点未画出，则小车运动的加速度大小为

m/s2;打下E点时小车的瞬时速度大小为

m/s(结果均保留3位有效数字)。

(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210V，频率不变，而做实验的同学并不知道，那么加速度的测量值

(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。

(5)实验结束后，甲、乙两组同学分别把纸带每隔0.1s剪断，得到若干短纸条，再把这些纸条下端对齐，并排贴在一张纸上，得到如图甲、乙所示的两幅图。由图可知

组实验过程中小车的加速度大，判断依据是

。

答案(1)②③⑦

(2)左(3)2.00

1.10

(4)不变(5)甲甲组纸条上端连线斜率大

(4)如果当时电网中交变电流的电压变成210

V，频率不变，则打点周期不变，故加速度的测量值不变。(5)由题图可知甲组实验过程中小车的加速度大;判断依据:因甲图中的纸条上端连线斜率大，所以相同时间内的Δx较大，根据Δx=aT2知加速度较大。考点二拓展创新实验1.情景拓展

例2

小明利用手机测量当地的重力加速度，实验场景如图甲所示，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.橡胶球解析

为了减小空气阻力的影响，应该选用材质密度较大的钢球，故A正确。答案A(2)用分度值为1mm的刻度尺测量某级台阶高度h的示数如图乙所示，则h=

cm。

解析

刻度尺的分度值为1

mm，估读到分度值的下一位，由题图可知h=61.20

cm。答案61.20(61.19~61.21均可)(3)作出2h-t2图线，如图丙所示，则可得到重力加速度g=

m/s2(保留3位有效数字)。

答案9.55(4)在图甲中，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

。

答案不正确，理由见解析2.(2025·江苏苏州模拟)某同学用图甲所示的实验装置研究小车在斜面上的匀变速直线运动。实验步骤如下:a.安装好实验器材，将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上。b.接通电源后，让拖着纸带的小车沿斜面向下运动，重复几次。选出一条点迹清晰的纸带，每间隔1个计时点取一个计数点，如图乙中0、1、2、…、8点所示。c.用最小刻度是毫米的刻度尺测量各计数点的刻度数值，分别记作x0、x1、x2、…、x8，并填入记录表中。符号x0x1x2x3x4x5x6x7x8刻度数值/cm01.122.754.867.4910.6014.1918.2722.03d.分别计算出打点计时器打下计数点1、2、3、…、7时小车的瞬时速度v1、v2、v3、…、v7。e.以v为纵坐标、t为横坐标，标出v与对应时间t的坐标点，画出v-t图线。结合上述实验步骤，请你完成下列任务:(1)下表记录该同学根据各计数点的刻度数值，计算出打点计时器打下各计数点时小车的瞬时速度，请你根据上表中x5和x7计算出v6的值，并填入下表中(保留2位有效数字)。符号v1v2v3v4v5v6v7速度数值/0(m·s-1)0.340.470.590.720.84

0.98(2)请在图丙中，描点画出v-t图像。丙

(2)作出的v-t图像如图所示。

(5)理论上两点间的平均速度看作瞬时速度的条件为该两点间的时间间隔Δt趋近于0，因此选取的Δt越小越好。提升素养能力31.(2024·山东滨州统考期末)某同学用如图甲所示的装置研究小车做直线运动的规律，实验步骤如下:

①将小车放在长板的P位置，让小车从P位置由静止开始下滑，通过计算机可得到小车与位移传感器间距离随时间变化的x-t图像如图乙，并求出小车的加速度a;

②改变长板的倾角，重复步骤①。请完成下列问题:(1)本实验

(选填“需要”或“不需要”)平衡小车所受到的摩擦力。

(2)分析图乙中的x、t数据可知，小车在相邻相等时间内的位移差为

cm，可得小车的加速度大小为

m/s2(计算结果保留2位小数)。

答案(1)不需要(2)2.60

2.60解析

(1)本实验研究小车做直线运动的规律，不需要求小车所受的合力，即不需要平衡小车所受到的摩擦力。(2)小车在0.1~0.2

s内的位移为Δx1=46.70

cm-42.80

cm=3.90

cm小车在0.2~0.3

s内的位移为Δx2=42.80

cm-36.30

cm=6.50

cm小车在相邻相等时间内的位移差为Δx=Δx2-Δx1=6.50

cm-3.90

cm=2.60

cm

2.(2025·江苏盐城月考)某同学利用如图甲所示装置研究小车的匀变速直线运动。甲(1)实验中，正确的做法是

。

A.电磁打点计时器应接到220V交流电源上B.先释放小车再接通电源C.先接通电源再释放小车D.小车释放前应远离打点计时器(2)他实验时得到一条纸带，打出的部分计数点如图乙所示。打点计时器的工作频率为50Hz，得到的部分纸带如图乙所示，纸带上计数点的间距s1=3.59cm、s2=4.41cm、s3=5.19cm、s4=5.97cm、s5=6.78cm、s6=7.58cm，其中每相邻两点之间还有4个计时点未画出。乙①该同学据上述数据判定小车作匀变速运动，其依据是

;

②计数点5对应的瞬时速度大小为v5=

m/s(结果保留2位有效数字);

③小车的加速度a=

m/s2(结果保留2位有效数字)。

(3)另一同学用如图丙所示的气垫导轨装置来测滑块的加速度，由导轨标尺可以测出两个光电门之间的距离L，窄遮光板的宽度为d，窄遮光板依次通过两个光电门1、2的时间分别为t1、t2。滑块的加速度可以表示为a=

(用题中所给物理量字母表示)。

丙

甲乙解析

(1)电磁打点计时器的工作电压是约为8

V的交流电，故A错误;实验过程中，要先接通电源再释放小车，故B错误，C正确;小车释放前应靠近打点计时器，故D错误。(2)①因为s2-s1≈s3-s2≈s4-s3≈s5-s4≈s6-s5≈0.8

cm，故连续相同时间的位移差近似为定值0.8

cm，则小车做匀变速运动;甲乙

丙3.(2024·江苏南通期中)小明利用如图所示的实验装置探究“物体受到空气阻力时，其运动速度随时间的变化规律”。实验时，在小车上安装薄板(图中未画出)，以增大空气对小车运动的阻力。保持光电门1的位置不变，小车由静止释放，记录下挡光片通过光电门2的挡光时间Δt，以及经过光电门1、2的时间间隔t，并计算出滑块经过光电门2的速度v，改变光电门2的位置，多次实验。(1)实验中是否需要小车每次从同一位置释放

(选填“需要”或“不需要”)。

(2)正确实验得到小车速度v与时间t的数据如下表，在方格纸中作出v-t图像。时间t/s0.51.01.52.02.53.0速度v/(m·s-1)0.220.280.330.370.400.42(3)v-t图像中纵轴上的截距表示

。

(4)请写出t=2s时小车加速度的计算方法

。

(5)根据作出的v-t图像，求出0~2s内小车运动的距离x=

m;