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(共48張PPT)
復習任務群一
現代文閱讀Ⅰ
把握共性之“新”　打通應考之“脈”
1．實驗：探究小車速度隨時間變化的規律
第二章　勻變速直線運動的研究
[實驗目標]
1．利用打點紙帶研究小車的運動情況，分析小車的速度隨時間變化的規律。
2．會用圖像法處理實驗數據。
必備知識·自主預習儲備
1．實驗原理
(1)利用打點計時器所打紙帶的信息，代入計算式vn＝，即用以n點為中心的一小段時間間隔2T內的平均速度代替n點的瞬時速度。
(2)用描點法作出小車的v-t圖像，根據圖像的形狀判斷小車的運動性質。若所得圖像為一條傾斜直線，則表明小車做勻變速直線運動。
(3)利用v-t圖像求出小車的加速度。
2．實驗器材
打點計時器、一端帶有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、槽碼、刻度尺、導線、交流電源。
3．實驗步驟
(1)如圖所示，把一端帶有滑輪的長木板平放在實驗桌上，并使滑輪伸出桌面，把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端，連接好電路。
(2)把一條細繩拴在小車上，使細繩跨過定滑輪，下端掛上槽碼，把紙帶穿過打點計時器，并把紙帶的一端固定在小車的后面。
(3)把小車停在靠近打點計時器處，接通電源后釋放小車，讓小車拖著紙帶運動，打點計時器在紙帶上打下一行小點。
(4)換上新的紙帶，重復實驗兩次。
(5)增減所掛槽碼，按以上步驟再做兩次實驗。
4．數據處理
(1)表格法
①從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶，舍掉開始一些比較密集的點，在后面便于測量的地方找一個點作為計時起點(0點)，之后依次每五個點取一個計數點，并標明1，2，3，4，…，如圖所示。
②依次測出01，02，03，04，…的距離x1，x2，x3，x4，…填入表中。
位置編號 1 2 3 4 5 6
長度 x1 x2 x3 x4 x5 x6
各段長度
時間間隔
v/(m·s-1)
③1，2，3，4，…各點的瞬時速度分別為：v1＝，v2＝，v3＝，v4＝，…，將計算得出的各點的速度填入表中。
④根據表格中的數據，分析速度隨時間變化的規律。
(2)圖像法
①在坐標紙上建立直角坐標系，橫軸表示時間，縱軸表示速度，并根據表格中的數據在坐標系中描點。
②畫一條直線，讓這條直線通過盡可能多的點，不在線上的點均勻分布在直線的兩側，偏差比較大的點忽略不計，如圖所示。
③觀察所得到的直線，分析小車的速度隨時間的變化規律。
④根據所畫v-t圖像求出小車運動的加速度a＝。
5．誤差分析
(1)木板的粗糙程度不同，摩擦不均勻。
(2)紙帶測量的位移有誤差，從而計算出的瞬時速度有誤差。
(3)作v-t圖像時單位選擇不合適或作圖不準確帶來誤差。
6．注意事項
(1)開始釋放小車時，應使小車靠近打點計時器。
(2)先接通電源，等打點穩定后，再釋放小車。打點完畢，立即斷開電源。
(3)選取一條點跡清晰的紙帶，適當舍棄點密集部分，適當選取計數點，弄清楚所選的時間間隔t的大小。
(4)要防止槽碼落地，避免小車跟滑輪相碰，在小車到達滑輪前及時用手按住。
(5)要區分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數點，一般在紙帶上每隔四個點取一個計數點，即時間間隔為t＝0.1 s。
(6)在坐標紙上畫v-t圖像時，注意坐標軸單位長度的選取，應使圖像盡量分布在較大的坐標平面內。
探究重構·關鍵能力達成
類型一　實驗原理與操作
【典例1】　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律”，電火花計時器使用的是頻率為50 Hz的交流電源。
(1)電火花計時器的工作電壓為________(選填 “8 V” 或“220 V”)。
(2)下列說法正確的是________。
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．紙帶上打的點越密集說明紙帶運動速度越大
220 V
B
(3)實驗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＝3.59 cm，x2＝4.41 cm，x3＝5.19 cm，x4＝5.97 cm，x5＝6.78 cm，x6＝7.64 cm。則打點計時器在打B點時小車的速度vB＝________ m/s。(結果保留兩位有效數字)
0.40
[解析]　(1)電火花計時器的工作電壓為220 V。
(2)實驗時，先接通電源，待打點穩定后，再釋放紙帶，故A、C錯誤，B正確；因為打點時間間隔一定，所以紙帶上打的點越密集說明紙帶運動速度越小，故D錯誤。
(3)相鄰兩個計數點間的時間間隔為T＝5× s＝0.1 s，
打點計時器在打B點時小車的速度vB＝＝0.40 m/s。
類型二　數據處理和誤差分析
【典例2】　(1)在“探究小車速度隨時間變化的規律”實驗中，某同學得到如圖甲所示的一條清晰紙帶，紙帶上兩個相鄰計數點間還有四個點沒有畫出，打點計時器打點的時間間隔T＝0.02 s，則相鄰兩個計數點間的時間間隔為 ________s。其中x1＝7.05 cm，x2＝7.68 cm，x3＝8.33 cm，x4＝8.95 cm，x5＝9.61 cm，x6＝10.26 cm。
0.10
如下表列出了打點計時器打下B、C、E、F時小車的瞬時速度，請在表中填入打點計時器打下D點時小車的瞬時速度。
位置 B C D E F
速度/(m·s-1) 0.737 0.801 0.928 0.994
(2)以A點為計時起點，在圖乙所示坐標系中作出小車的速度—時間關系圖線。
0.864
見解析圖
(3)計算出的小車的加速度a＝_________________________ m/s2。
0.64(0.63～0.65均可)
[解析]　(1)相鄰兩個計數點間的時間間隔為0.10 s。根據某點的瞬時速度可用該點前后一段時間內的平均速度來代替，可知vD＝＝ m/s＝0.864 m/s。
(2)小車的速度—時間關系圖線如圖所示。
(3)在v-t圖像中，圖線的斜率表示加速度，
則a＝≈0.64 m/s2。
類型三　創新實驗設計
【典例3】　在高中階段，我們學習了多種測量物體加速度的方法。
(1)通過光電門，同樣可以測量物體的加速度。如圖甲所示，滑塊上安裝了寬度為2.0 cm的遮光條，滑塊在牽引力作用下先后通過兩個光電門，配套的數字計時器記錄了遮光條通過第一個光電門的時間Δt1＝0.20 s，通過第二個光電門的時間Δt2＝0.05 s，遮光條從開始遮住第一個光電門到開始遮住第二個光電門的時間t＝2.5 s，試估算滑塊的加速度a2＝________ m/s2(保留兩位有效數字)，該估算值與真實值相比_______________
(選填“偏大”“偏小”或“相同”)。
0.12
偏大
(2)某學習小組為了研究小球在桌面上的直線運動規律，使用智能手機的連拍功能測量小球的運動。如圖乙所示，實驗時，保持桌面水平，用手向左輕輕地推一下小球，在小球向左運動過程中，用智能手機的連拍功能記錄不同時刻小球的位置。圖中記錄了小球在桌面上連續6個像的位置(已知智能手機連拍時30 s內共能拍下46個相片。圖中所標數據單位為mm)。(結果均保留兩位有效數字)
①由圖乙可知，小車在桌面上向左做____________運動。
②智能手機連拍兩張照片的時間間隔是________ s。
③由圖乙中測得的數據計算，小球運動到M點位置時的速度大小為________ m/s。
減速直線
0.67
0.19
[解析]　(1)遮光條寬度d＝2.0 cm
遮光條通過第一個光電門的速度v1＝
通過第二個光電門的速度v2＝
滑塊的加速度a2＝＝0.12 m/s2
光電門測量滑塊瞬時速度的原理是遮光片通過光電門的速度可以用平均速度代替，真實速度為遮光片前邊緣到達光電門中心的瞬時速度，顯然測量的速度偏大，故測得的加速度偏大。
(2)①由題圖乙可知，向左相等時間內的位移逐漸減小，則說明小車向左做減速直線運動。
②根據30 s內共能拍下46個相片，可知手機連拍兩張照片的時間間隔是T＝ s＝ s≈0.67 s。
③根據某點的瞬時速度可用該點前后一段時間內的平均速度來代替，則小球運動到M點位置時的速度大小為vM＝×10-3 m/s
≈0.19 m/s。
題號
1
3
5
2
4
實驗針對訓練(二)
1．在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，實驗裝置如圖1所示。
(1)需要的實驗操作有______(多選)。
A．調節滑輪使細線與軌道平行
B．傾斜軌道以平衡阻力
C．小車靠近打點計時器靜止釋放
D．先接通電源再釋放小車
ACD
題號
1
3
5
2
4
(2)經正確操作后打出一條紙帶，截取其中一段如圖2所示。選取連續打出的點0、1、2、3、4為計數點，則計數點1的讀數為________ cm。已知打點計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，則打計數點2時小車的速度大小為________ m/s(結果保留三位有效數字)。
2.75
1.46
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)實驗需要調節滑輪使細線與軌道平行，選項A正確；該實驗只要使得小車加速運動即可，不需要傾斜軌道補償阻力，選項B錯誤；為了充分利用紙帶，小車應靠近打點計時器靜止釋放，選項C正確；先接通電源再釋放小車，選項D正確。
(2)計數點1的讀數為2.75 cm。已知打點計時器所用交流電源的頻率為50 Hz，則打點周期T＝0.02 s，則打計數點2時小車的速度大小為v2＝＝ m/s≈1.46 m/s。
題號
1
3
5
2
4
2．某探究小組為了研究小車在桌面上的直線運動，用自制“滴水計時器”計量時間。實驗前，將該計時器固定在小車旁，如圖(a)所示。實驗時，保持桌面水平，用手輕推一下小車。在小車運動過程中，滴水計時器等時間間隔地滴下小水滴，圖(b)記錄了桌面上連續6個水滴的位置。(已知滴水計時器30 s內共滴下61個小水滴，計算結果均保留兩位有效數字)
題號
1
3
5
2
4
(1)由圖(b)可知，小車在桌面上是___________(選填“從右向左”或“從左向右”)運動的，水滴滴落的周期是________ s。
(2)該小組同學根據圖(b)的數據判斷出小車做勻變速運動。小車運動到圖(b)中A點位置時的速度大小為________ m/s。
從右向左
0.50
0.25
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)根據題意可知，小車在桌面上做減速運動，因此水滴之間的間距逐漸減小，根據題圖(b)可知小車在桌面上是從右向左運動的；由于滴水計時器30 s內共滴下61個小水滴，則水滴滴落的周期是T＝ s＝0.50 s。
(2)小車運動到題圖(b)中A點位置時的速度大小為v＝ m/s＝0.25 m/s。
題號
1
3
5
2
4
3．在“探究小車速度隨時間的變化規律”的實驗中。
(1)如圖甲所示，所用打點計時器的工作電壓為 ________。
A．直流220 V　　　　
B．交流220 V
C．直流8 V
D．交流8 V
B
題號
1
3
5
2
4
(2)某次實驗得到如圖乙所示的一條清晰紙帶，截取了其中一段用刻度尺(單位：cm)進行測量，在紙帶上標注了A、B、C、D、E、F、G共七個計數點(每兩個點跡標注一個計數點)，已知打點計時器所用電源的頻率為50 Hz，取計數點A對應時刻為0。其中計數點E所在位置的刻度尺讀數為______ cm，小車加速過程中DF段的平均速度為 ______ m/s(計算結果保留兩位有效數字)，用這一速度表示小車通過E點時的瞬時速度，并將其描在坐標紙上(其中B、C、D、F四個點已描點完成)。請同學們在坐標紙上擬合圖線，并求解小車運動的加速度a＝ ______ m/s2
(計算結果保留兩位有效數字)。
14.50
1.1
見解析圖
3.0
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)電火花計時器的工作電壓為交流220 V，而電磁打點計時器的工作電壓為交流8 V，題圖甲中為電火花計時器，故B正確，A、C、D錯誤。
(2)計數點E所在位置的讀數為14.50 cm，DF段的位移為xDF＝(19.15－10.30) cm＝8.85 cm
則小車加速過程中DF段的平均速度為＝＝ m/s≈1.1 m/s
題號
1
3
5
2
4
描點作圖，速度—時間圖像如圖所示。
圖線的斜率表示加速度，故a＝＝ m/s2≈3.0 m/s2。
題號
1
3
5
2
4
4．(2025·四川內江高一階段診斷)某同學在“用打點計時器測速度”的實驗中，用打點計時器記錄了被小車拖動的紙帶的運動情況(交流電頻率是50 Hz)，在紙帶上確定出A、B、C、D、E、F、G共7個計數點。其相鄰點間的距離如圖所示，每兩個相鄰的計數點之間有四個點未畫出。(以下計算結果保留3位有效數字)。
題號
1
3
5
2
4
(1)電磁打點計時器是一種使用交流電源的計時儀器，根據打點計時器打出的紙帶，下列選項中：
A．時間間隔 B．位移
C．平均速度 D．瞬時速度
我們可以從紙帶上直接得到的物理量是________，測量得到的物理量是________，通過計算能得到的物理量是________(填選項前的字母)。
A
B
CD
題號
1
3
5
2
4
(2)根據紙帶上各個計數點間的距離，計算出打下B、C、D、E、F五個點時小車的瞬時速度，各個速度值如下表。計算出B點速度的大小________。
vB vC vD vE vF
數值/(m·s-1) 0.479 0.560 0.640 0.721
將B、C、D、E、F各個時刻的瞬時速度標在直角坐標系中，并畫出小車的瞬時速度隨時間變化的關系圖線____________。
0.400
見解析圖
題號
1
3
5
2
4
(3)根據圖像求出小車的加速度a＝________________。
0.803 m/s2
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)因為打點計時器的頻率為50 Hz ，則從紙帶上直接得到的物理量是時間間隔，相鄰的點跡(計時點)之間的時間間隔為0.02 s，故選A；可以用刻度尺測量出小車的位移大小，故選B；平均速度和瞬時速度的大小可以通過位移大小與對應的時間間隔計算出來，故選CD。
題號
1
3
5
2
4
(2)每兩個相鄰的計數點之間有四個點未畫，則相鄰的計數點之間的時間間隔為T＝5×0.02 s＝0.1 s，根據速度公式可知，B點的瞬時速度vB＝＝＝0.400 m/s。根據計算的點速度及表中其他各點的速度在坐標系中描點連線，如圖所示。
題號
1
3
5
2
4
(3)選用圖像中距離較遠的兩點求解加速度誤差更小，根據圖像可知小車的加速度
a＝＝＝0.803 m/s2。
題號
1
3
5
2
4
5．(源自魯科版教材改編)在“探究小車速度隨時間變化的規律”的實驗中，打點計時器接在50 Hz的低壓交流電源上，某同學在打出的紙帶上每5個點取一個計數點，共取了A、B、C、D、E、F六個計數點(每相鄰兩個計數點間還有四個點未畫出)，如圖甲所示。從每一個計數點處將紙帶剪開分成五段(分別為a、b、c、d、e段)，將這五段紙帶由短到長緊靠但不重疊地粘在xOy坐標系中，如圖乙所示，由此可以得到一條表示v-t關系的圖線，從而求出加速度的大小。
題號
1
3
5
2
4
(1)請你在圖乙xOy坐標系中用最簡潔的方法作出能表示v-t關系的圖線，其中________(選填“x”或“y”)軸相當于v軸，________(選填“x”或“y”)軸相當于t軸。
(2)從第一個計數點開始計時，為求出0.15 s時刻的瞬時速度，需要測出________(選填“a”“b”“c”“d”或“e”)段紙帶的長度。
(3)若測得a段紙帶的長度為2.0 cm，e段紙帶的長度為10.0 cm，則可求出加速度的大小為________ m/s2。
見解析圖
y
x
b
2
題號
1
3
5
2
4
[解析]　(1)分別取a、b、c、d、e五段紙帶的上方中點，并連線，則得到能表示v-t關系的圖線，如圖所示；y軸相當于v軸，x軸相當于t軸。
題號
1
3
5
2
4
(2)t＝0.15 s是BC段的中間時刻，要求t＝0.15 s時的瞬時速度，只需要測出b段紙帶的長度xb，然后用＝求得的平均速度即可認為是t＝0.15 s時刻的瞬時速度。
(3)a、e段各自中間時刻的速度分別為
va＝＝＝0.2 m/s
ve＝＝＝1.0 m/s
根據a＝得a＝＝ m/s2＝2 m/s2。
謝 謝！

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