实验1　探究小车速度随时间变化的规律-2027版高考物理一轮复习

物理实验1探究小车速度随时间变化的规律目录12基础自主落实课前

自检自测·回归教材

能力探究突破课中课堂互动·考教衔接基础

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一、实验目的1.练习使用打点计时器,学会通过纸带上的点测瞬时速度。2.研究物体匀变速直线运动的规律。二、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、电源、复写纸。三、实验操作1.安装:如图所示,把一端带有滑轮的长木板平放在实验桌上,木板上放一个可以左右移动的小车,小车一端连接穿过打点计时器的纸带,另一端连接绕过滑轮系有槽码的细绳。不需要平衡摩擦力,不需要满足悬挂槽码质量远小于小车质量2.先后:把小车停在靠近打点计时器的位置。启动计时器,然后放开小车,让它拖着纸带运动。于是,打点计时器在纸带上打下一行小点。随后,立即关闭电源。3.更换:增减所挂的槽码(或在小车上放置重物),更换纸带,再做几次实验。4.测距如图所示,选取点迹清晰的纸带,舍掉开始的密集点,确定好计数点。分别测出0与各计数点之间的距离L1、L2、L3等,可以减小测量长度的误差。

五、误差分析1.纸带运动时摩擦不均匀、打点不稳定引起误差。2.计数点间距测量有偶然误差。3.作图有误差。六、实验基本技能储备1.有效数字:带有一位不可靠数字的近似数字叫作有效数字,而这位数字往往是产生于测量时的估读。

(1)有效数字位数是从数字左边第一位不为零的数字算起的,例如0.92s、0.085kg、0.0063m,都是两位有效数字。(2)有效数字的位数与小数点的位置无关,与物理量的单位无关。例如,13.3mm写成1.33cm或0.0133m都是3位有效数字。(3)科学记数法中的乘方不算有效数字,例如,1.00×102m、3.84×105km都是3位有效数字。(4)有效数字最末一位是数字“0”是有意义的,不能随意舍去。例如,图中点B的中心恰好与19mm的刻度线正对,正确的记录是xB=19.0mm,“1”“9”都是可靠的,“0”是不可靠的,不能写成19mm。2.误差:测量值跟被测物理量的真实值之间的差异叫误差。偶然误差和系统误差的区别项目系统误差偶然误差概念及来源由仪器不精密,实验方法不完善造成的由各种偶然因素造成的特点多次实验时,误差总是偏大或总是偏小多次实验时,偏大和偏小的机会均等减小方法校准仪器,改进实验方法和设计原理多次测量求平均值易错辨析(1)本实验需要先平衡摩擦力。(

)(2)实验时应该使悬挂的槽码质量远小于小车质量。(

)(3)电磁打点计时器使用交流电源,电火花计时器使用直流电源。(

)(4)使用打点计时器时,先接通打点计时器的电源再让纸带运动。(

)(5)描绘v-t图像时应该用刻度尺标着依次连接所有的点。(

)×××√×考点一教材原型实验能力探究突破课中

课堂互动·考教衔接1.由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法(1)方法一:若0,1,2,…为时间间隔相等的各计数点,x1,x2,x3,x4,…为相邻两计数点间的距离,且Δx=x2-x1=x3-x2=x4-x3=C(常量),则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。(2)方法二:计算出小车在几个时刻的瞬时速度,在直角坐标系中作出v-t图像。如果v-t图像是一条倾斜的直线,则可以得出结论:小车的速度随时间均匀变化。2.实验中的注意事项(1)平行:纸带、细绳要和长木板平行。(2)靠近:小车从靠近打点计时器的位置释放。(3)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。(4)适当:悬挂的槽码要适当,避免纸带上打出的点太少或过于密集。小车的加速度宜适当大些,以能在约50cm的纸带上清楚地取出6~7个计数点为宜。角度一实验原理和实验操作例1(2026山东济南模拟)在“测定匀变速直线运动加速度”的实验中:(1)打点计时器是利用

(选填“直流”或“交流”)电源进行计时的仪器,若电源频率为50Hz,则它们每隔

s打一个点。

(2)除打点计时器(含纸带,复写纸),小车,一端附有滑轮的长木板,细绳,钩码,导线及开关外,在下面的仪器和器材中,必须使用的有

。

A.电压合适的交流电源B.电压可调的直流电源C.刻度尺D.秒表E.天平交流0.02AC(3)实验过程中,下列做法正确的是

。

A.先释放小车,再接通电源B.先接通电源,再释放小车C.将接好纸带的小车停在靠近长木板滑轮处D.将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处BD

(3)先释放小车,再接通电源,这样在纸带上会打出很少的点,纸带的利用率很低,会产生较大的实验误差,A错误;将接好纸带的小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再释放小车,纸带会得到充分利用,纸带上会得到更多的数据,以减小实验误差,B、D正确;将接好纸带的小车停在靠近长木板滑轮处,纸带上会打出很少的点,会增大实验误差,C错误。故选BD。角度二数据处理和误差分析例2(2026江苏苏州模拟)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:

甲

乙(1)图乙是

(选填“电磁打点”或“电火花”)计时器,电源采用的是

(选填“交流8V”“交流220V”或“四节干电池”)。

电火花交流220(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个点未画出。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)速度vBvCvDvEvF数值(m·s-1)

0.4790.5600.640

0.4000.721②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为

m/s2。(结果保留2位小数)

(3)根据速度—时间图像判断,在打A计数点时,小车的速度vA=

m/s。(结果保留2位小数)

0.780.33

考点二实验的改进与创新高考实验题一般源于教材而不拘泥于教材,所谓情境新而知识旧。因此做实验题应注重迁移创新能力的培养,用教材中实验的原理、方法和技巧处理新问题。一、实验器材的创新

二、获得加速度方法的改进长木板倾斜,靠小车所受的重力获得加速度(如图甲、乙所示)

靠重物的拉力获得加速度。角度一实验器材的创新例3(2026重庆模拟)某同学利用气垫导轨和光电门测量滑块的瞬时速度和加速度大小,装置如图所示。(1)实验室现有编号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的四块宽度不同的遮光条,该同学先后将四块遮光条装在滑块上,在滑块相同的运动情况下使它们分别通过光电门1,并测得它们的遮光时间和速度大小如下表所示,则由表中数据可知,应选择编号为

(选填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”)的遮光条进行实验更为精确;

遮光条编号通过光电门1的时间/s速度/(m·s-1)Ⅰ0.230440.347Ⅱ0.174640.344Ⅲ0.116620.343Ⅳ0.058500.342Ⅳ(2)选好遮光条并调节好所有器材后进行实验,某次实验测得滑块先、后经过光电门1、2的遮光时间分别为t1、t2,并记录了遮光条从开始遮住光电门1到开始遮住光电门2的时间间隔为Δt,遮光条的宽度为d,则滑块从光电门1运动到光电门2的过程中加速度大小a=

。(用所给的物理量表示)

角度二实验数据处理方法的改进例4(2026山东泰安模拟)在“探究小车速度随时间变化的规律”实验中,实验装置如图所示。(1)下列说法中正确的是

。

A.连接小车的细线应与长木板保持平行B.长木板的一端必须垫高,使小车在不挂重物时能在木板上做匀速运动C.应先接通电源,后释放小车D.选计数点必须从纸带第一个点开始AC(2)已知交流电源频率为50