2025屆高考物理大一輪復習課件 第一章 第5課時 實驗一：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律VIP

物理

大一輪復習第一章運動的描述勻變速直線運動的研究第5課時實驗一：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律目標要求1.了解物理實驗中的誤差，學會減小實驗誤差。2.會正確使用打點計時器，學會利用紙帶上的點跡求物體的速度和加速度。3.掌握判斷物體是否做勻變速直線運動的方法。課時精練內容索引考點一誤差和有效數字考點二實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1.誤差的定義：誤差是實驗測量值(包括直接和間接測量值)與真實值(客觀存在的準確值)之差。2.誤差分類：誤差和有效數字考點一系統(tǒng)誤差偶然誤差主要來源(1)實驗原理不完善(2)實驗儀器不精確(3)實驗方法粗略由于各種偶然因素對實驗者和實驗儀器的影響而產生的系統(tǒng)誤差偶然誤差基本特點對測量結果的影響具有相同的傾向性，即總是偏小或總是偏大實驗結果有時偏大，有時偏小，并且偏大和偏小的概率相同減小方法完善實驗原理，提高實驗儀器的準確程度，設計更科學的實驗方法多進行幾次測量，求出幾次測量的數值的平均值

3.有效數字：帶有一位不可靠數字的近似數字。(1)有效數字的最后一位是測量者估讀出來的，是偶然誤差的來源。(2)有效數字的位數：在一個數中，自左向右，從第一個不為零的數字起，到右邊最末一位數字止(包括末位數為零的數字)，共有幾個數字，就是幾位有效數字。返回一、打點計時器1.作用：計時儀器，當所用交流電源的頻率f＝50Hz時，每隔

s打一次點。2.結構(1)電磁打點計時器(如圖)實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律考點二0.02(2)電火花計時器(如圖)3.工作條件：電磁打點計時器：

交流電源電火花計時器：

交流電源8V220V二、實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律1.實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、槽碼、

、導線、

電源。2.實驗過程(1)按照實驗裝置，把打點計時器固定在長木板

的一端，接好電源；(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點計時器處，先

，后

；(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量、分析?？潭瘸呓涣鳠o滑輪接通電源放開小車3.數據處理如圖，思考：①如何求小車經過B點時的速度？

②如何求小車的加速度？

③如何判斷小車做勻變速直線運動？答案Δx是兩個連續(xù)相等的時間內的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，…。若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運動。4.注意事項(1)平行：紙帶、細繩要與長木板平行。(2)兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取下紙帶。(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止槽碼落地及小車與滑輪相撞。(4)減小誤差：小車的加速度應適當大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6、7個計數點為宜。(5)小車從靠近打點計時器位置釋放。5.誤差分析(1)紙帶運動時摩擦力不均勻，打點不穩(wěn)定引起誤差。(2)計數點間距離的測量有偶然誤差。(3)作圖有誤差。

(2025·山東青島市第十九中學月考)某班同學利用如圖甲所示裝置“探究小車速度隨時間變化的規(guī)律”，電火花計時器使用的是頻率為50Hz的交流電源。例1(1)電火花計時器的工作電壓為

(選填“8V”或“220V”)。安裝紙帶時，需要將紙帶置于

(選填“復寫紙”或“墨粉紙盤”)的

(選填“上方”或“下方”)。

220V墨粉紙盤下方(2)下列說法中正確的是

。

A.實驗時，先釋放紙帶，再接通電源B.實驗時，先接通電源，待打點穩(wěn)定后，

再釋放紙帶C.實驗時，先接通電源或先釋放紙帶都可以D.紙帶上打點越密集說明紙帶運動速度越大B(3)第1個實驗小組所得紙帶上打出的部分計數點如圖乙所示(每相鄰兩個計數點間還有4個點，圖中未畫出)。x1＝3.59cm，x2＝4.41cm，x3＝5.19cm，x4＝5.97cm，x5＝6.78cm，x6＝7.64cm。則小車的加速度a＝

m/s2(要求充分利用測量的數據)，打點計時器在打B點時小車的速度vB＝

m/s(結果均保留兩位有效數字)。

0.800.40(4)第2個實驗小組計算出所得紙帶上各計數點對應的速度后，在坐標系中描出的點如圖丙所示，請根據這些點在圖丙中作出v－t圖像，并根據圖像計算出小車運動的加速度a＝

m/s2(結果保留三位有效數字)。

1.53(1.52、1.54均可)答案如圖所示三、探究創(chuàng)新實驗1.實驗裝置的創(chuàng)新用頻閃照相的方法、滴水法或光電計時器、手機錄像代替打點計時器。通過以上裝置的改進能最大限度地減少因長木板和打點計時器的限位孔的阻力而導致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運動，以提高實驗的精確度。2.實驗處理的創(chuàng)新通過圖像處理數據時，先寫出橫縱坐標軸物理量之間的函數表達式，由圖像中的斜率、截距來確定與初速度、加速度等物理量。

小明同學在家自主開展實驗探究。用手機拍攝物體自由下落的視頻，得到分幀圖片，利用圖片中小球的位置來測量當地的重力加速度，實驗裝置如圖甲所示。(1)家中有乒乓球、小塑料球和小鋼球，其中最適合用作實驗中下落物體的是

。

例2小鋼球小鋼球受到的空氣阻力相比其重力很小，可近似認為做自由落體運動，故選小鋼球。(2)下列主要操作步驟的正確順序是

。(填寫各步驟前的序號)

①把刻度尺豎直固定在墻上②捏住小球，從刻度尺旁靜止釋放③手機固定在三腳架上，調整好手機鏡頭的位置④打開手機攝像功能，開始攝像①③④②安裝好器材后，先固定手機調好鏡頭位置，再打開手機攝像功能進行攝像，再由靜止釋放小球，故順序是①③④②。

9.6(9.5、9.7均可)

(4)在某次實驗中，小明釋放小球時手稍有晃動，視頻顯示小球下落時偏離了豎直方向。從該視頻中截取圖片，

(填“仍能”或“不能”)用(3)問中的方法測出重力加速度。

仍能釋放時手晃動，導致小球的運動偏離了豎直方向，但在小球下落過程中，小球豎直分運動仍然是加速度為重力加速度g的運動，故仍能用(3)問的方法測出重力加速度。

(2023·全國甲卷·23)某同學利用如圖(a)所示的實驗裝置探究物體做直線運動時平均速度與時間的關系。讓小車左端和紙帶相連。右端用細繩跨過定滑輪和鉤碼相連。鉤碼下落，帶動小車運動，打點計時器打出紙帶。某次實驗得到的紙帶和相關數據如圖(b)所示。例3

位移區(qū)間ABACADAEAFΔx(cm)6.6014.60ΔxAD34.9047.30(cm/s)66.073.087.394.624.0080.0

答案見解析圖根據第(1)小題結果補充表格和補全實驗點圖像得

70.059.0

(4)根據(3)中的直線方程可以判定小車做勻加速直線運動，得到打出A點時小車速度大小vA＝

，小車的加速度大小a＝

(結果用字母k、b表示)。

b2k

返回課時精練對一對答案12345題號1答案(1)不需要(2)0.504

1.50

(3)偏大系統(tǒng)題號

2答案(1)2.86

(2)b

(3)可行題號3答案(1)刻度尺(2)1.5

(3)

(4)光柵板受到空氣阻力的作用對一對答案12345題號4答案(1)偏大(2)一定－Δt縱截距題號5答案(2)右9.6

(4)8.475(8.474或8.476均可)

(6)1.(2024·山東泰安市期中)實驗小組利用如圖甲所示的裝置探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，打點計時器所接交流電源的頻率為50Hz。12345答案(1)實驗操作前，

平衡阻力(選填“需要”或“不需要”)。

不需要12345答案本實驗是探究小車速度隨時間變化的規(guī)律，因此不需要平衡阻力。(2)規(guī)范操作后，得到一條紙帶，以紙帶上能夠看清的某個點作為0點，每5個點取一個計數點，測量各計數點與0點的距離，如圖乙所示，則紙帶上打計數點2時小車速度大小v2＝

m/s；小車運動的加速度大小a＝

m/s2(結果均保留3位有效數字)。

12345答案0.5041.5012345答案

(3)某次實驗中交流電源的頻率發(fā)生了變動，頻率變成了49Hz，但做實驗的同學仍按照50Hz進行數據處理，那么速度的測量值與實際值相比

(選填“偏大”“偏小”或“不變”)，該誤差屬于

(選填“系統(tǒng)”或者“偶然”)誤差。

12345答案偏大系統(tǒng)12345答案

2.某同學利用實驗室實驗裝置進行“探究勻變速直線運動規(guī)律”的實驗。如圖甲是實驗得到紙帶的一部分，每相鄰兩計數點間有四個點未畫出。相鄰計數點的間距已在圖中給出，打點計時器電源頻率為50Hz。12345答案(1)小車的加速度大小為

m/s2(結果保留3位有效數字)。

2.8612345答案

12345答案b

12345答案

(3)該同學從每一個計數點處將紙剪開分成幾段，將這些紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在坐標系中，如圖丙所示，最后將紙帶上端中心連起來，于是得到v-t圖像，用該圖像探究小車速度隨時間變化的規(guī)律是否可行？

(選填“可行”或“不可行”)。

12345答案可行12345答案因為紙帶的長度除以時間是這一段的平均速度，而平均速度可看成中間時刻的瞬時速度，因為剪后每條紙帶對應的時間都是0.1

s，所以可以用紙帶的長度代替速度，所以此方案可行。12345答案3.(2022·遼寧卷·12)某同學利用如圖所示的裝置測量重力加速度，其中光柵板上交替排列著等寬度的遮光帶和透光帶(寬度用d表示)。實驗時將光柵板置于光電傳感器上方某高度，令其自由下落穿過光電傳感器。光電傳感器所連接的計算機可連續(xù)記錄遮光帶、透光帶通過光電傳感器的時間間隔Δt。(1)除圖中所用的實驗器材外，該實驗還需要________(填“天平”或“刻度尺”)；

刻度尺12345答案該實驗測量重力加速度，不需要天平測質量；需要用刻度尺測量遮光帶(透光帶)的寬度，故需要刻度尺。12345答案(2)該同學測得遮光帶(透光帶)的寬度為4.50cm，記錄時間間隔的數據如表所示；編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…根據上述實驗數據，可得編號為3的遮光帶通過光電傳感器的平均速度大小為v3＝

m/s(結果保留兩位有效數字)；

1.512345答案

編號1遮光帶2遮光帶3遮光帶…Δt/(×10－3s)73.0438.6730.00…12345答案(3)某相鄰遮光帶和透光帶先后通過光電傳感器的時間間隔為Δt1、Δt2，則重力加速度g＝

(用d、Δt1、Δt2表示)；

12345答案

12345答案(4)該同學發(fā)現所得實驗結果小于當地的重力加速度，請寫出一條可能的原因：

。

光柵板受到空氣阻力的作用光柵板下落過程中受到空氣阻力的影響，所以豎直向下的加速度小于重力加速度。12345答案4.利用如圖所示的裝置，某同學設計了DIS兩種實驗方法測定斜面上運動滑塊的瞬時速度。(1)方法一：遮光板固定在滑塊中央，事先測定遮光板的寬度為L(很窄)。當滑塊經過斜面上的B點時，固定在B點的光電門(圖中沒有畫出)測出遮光板經過B點的時間為Δt，則遮光板經過B點的速度為

。若滑塊不能視為質點，則測得的速度與滑塊最右端到達B的速度相比______(填“偏大”“相等”或“偏小”)。

偏大12345答案

12345答案(2)方法二：將遮光板固定在滑塊最右端(對齊)，從斜面上靜止釋放滑塊，固定在B點的光電門測出遮光板經過B點的時間為Δt，更換不同的遮光板寬度L并測出對應的時間Δt。多次實驗，則每次釋放滑塊

(填“一定”或“不一定”)從同一位置靜止釋放，測量多組數據后作出

圖像(對應物理量字母)為一條不過原點的直線，且該