2025高考物理总复习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实验一探究小车速度随时间变化的规律一、实验目的1．练习正确使用打点计时器2．会计算纸带上各点的瞬时速度3．会利用纸带计算加速度4．会用图像法探究小车速度与时间的关系，并能根据图像求加速度二、实验原理1．打点计时器(1)作用：计时仪器，当所用交流电源的频率f＝50Hz时，每隔______________打一次点。(2)工作条件：电磁打点计时器，8V左右_______电源；电火花计时器，____________交流电源。(3)处理纸带数据时区分计时点和计数点：计时点是指打点计时器在纸带上打下的点。计数点是指测量和计算时在纸带上所选取的点，要注意“每5个点取一个计数点”与“每隔_____个点取一个计数点”取点方法是一样的，相邻计数点间时间间隔均为____________。0.02s交流220V40.1s2．匀变速直线运动的判断(1)沿直线运动的物体在连续相等时间T内的位移分别为x1、x2、x3、x4…，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝…则说明物体在做匀变速直线运动，且Δx＝aT2。(2)利用“平均速度法”确定多个点的瞬时速度，作出物体运动的v－t图像。若v－t图线是一条倾斜的直线，则说明物体的速度随时间均匀变化，即做匀变速直线运动。4．利用纸带求物体加速度的两种方法(2)图像法，先求出n个点的瞬时速度(一般要5点以上)，然后作出v－t图像，用v－t图像的斜率求物体运动的加速度。三、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、钩码、刻度尺、导线、交流电源、复写纸。四、实验步骤1．按照课本实验原理图所示安装实验装置，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，下端挂适量的钩码，纸带穿过打点计时器，固定在小车后面；3．把小车停靠在打点计时器处，先_________、后__________；4．小车运动一段时间后，断开电源，取下纸带；5．换纸带反复做三次，选择一条比较理想的纸带进行测量分析。接通电源放开小车五、注意事项1．平行：纸带、细绳要和长木板_______。2．两先两后：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。3．防止碰撞：在到达长木板末端前应让小车停止运动，防止钩码落地和小车与滑轮相撞。4．减小误差：小车的加速度宜适当大些，可以减小长度的测量误差，加速度大小以能在约50cm的纸带上清楚地取出6～7个计数点为宜。平行六、实验拓展1．有效数字：带有一位估读不确定的数字的近似数字叫有效数字，而这位数字往往是产生于测量时的估读，有效数字位数是从数字左边第一位不为零的数字算起的，如0.012为两位有效数字；有效数字与物理量的单位无关，如1000mm与1.000m均为4位有效数字；乘方不算有效数字，如1.00×102m为3位有效数字。2．误差：测量值与真实值的差异叫误差。

系统误差偶然误差来源由于仪器本身不精密，实验方法粗略或实验原理不完善而产生的由于各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的特点多次实验，误差总是偏大或总是偏小多次实验，误差有时偏大，有时偏小，而且偏大、偏小的机会相同减小方法校准仪器，改进实验方法和设计原理多次测量求平均值1教材原型实验(基础考点·自主探究)【跟踪训练】(实验原理和数据处理)打点计时器是高中物理实验中常用的实验器材，请你完成下列有关问题：(1)如图甲、乙是两种打点计时器的图片，其中甲是__________计时器。(2)乙打点计时器使用的电源为____________(选填“低压交流”或“低压直流”)电源。电火花低压交流(3)某次实验过程中，小车拖动纸带运动，用打点计时器打出一条纸带，如图丙所示，从某一清晰点开始，描出O、A、B、C、D五个计数点(相邻两个计数点间有四个点未画出)，用刻度尺量出各点与O点间距离，已知纸带的右端与小车相连接，所用电源的频率为50Hz，则判断小车做________(选填“加速”或“减速”)直线运动，打下B点时小车运动的速度大小为_________m/s，小车的加速度大小为___________m/s2。减速0.621.80[解析]

(1)甲是电火花计时器，乙是电磁打点计时器。(2)乙是电磁打点计时器，使用的电源为低压交流电源。(实验操作和数据处理)(2023·浙江卷)在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，实验装置如图所示。(1)需要的实验操作有__________(多选)；A．调节滑轮使细线与轨道平行B．倾斜轨道以补偿阻力C．小车靠近打点计时器静止释放D．先接通电源再释放小车ACD(2)经正确操作后打出一条纸带，截取其中一段如图所示。选取连续打出的点0、1、2、3、4为计数点，则计数点1的读数为__________cm。已知打点计时器所用交流电源的频率为50Hz，则打计数点2时小车的速度大小为：____________m/s(结果保留3位有效数字)。2.751.46[解析]

(1)实验需要调节滑轮使细线与轨道平行，选项A正确；该实验只要使得小车加速运动即可，不需要倾斜轨道补偿阻力，选项B错误；为了充分利用纸带，则小车靠近打点计时器静止释放，选项C正确；先接通电源再释放小车，选项D正确。故选ACD。2创新实验提升(能力考点·深度研析)实验方法的改进1．实验器材的改进及速度的测量方法(如图)2．获得加速度方法的改进靠重物的拉力获得加速度―→长木板倾斜靠重力获得加速度，如图甲、乙所示。3．计时方法的改进4．加速度计算方法的改进►考向1实验数据处理的改进(2023·全国甲卷)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。24.0080.0见解析图(4)根据(3)中的直线方程可以判定小车做匀加速直线运动，得到打出A点时小车速度大小vA＝______，小车的加速度大小a＝________。(结果用字母k、b表示)70.059.0b2k[解析]

(1)根据纸带的数据可得ΔxAD＝xAB＋xBC＋xCD＝6.60cm＋8.00cm＋9.40cm＝24.00cm平均速度为(2)根据第(1)小题结果补充表格和补全实验点图像得(1)实验时，测出遮光条的宽度d，在砝码盘中放上砝码，让滑块从光电门1的右侧由静止释放，用数字