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(共12张PPT)
实验一　研究匀变速直线运动规律
实验操作 夯实必备知识
典例剖析 实现素养迁移
实验操作 夯实必备知识
实验原理 1.打点计时器
所用交流电源的频率f=50 Hz时,每隔0.02 s打一次点。
2.瞬时速度及加速度的测量
(1)瞬时速度的测量:==
(2)加速度的测量
①图像法:绘制v-t图像,由“斜率”求得加速度;
②逐差法:xm-xn=(m-n)aT2或xⅡ-xⅠ=aT2
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
打点计时器 (1)安装:按照实验装置,把打点计 时器固定在长木板_______的一端, 接好电源; (2)连接: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)释放:把小车停在靠近打点计时 器处,先_________,后_________; 小车运动一段时间后,断开电源, 取下纸带; (4)重复:更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)利用平均速度求瞬时速度:
vn==。
(2)方法一:逐差法求加速度
a1=,a2=,a3=,
则a=
=
方法二:利用速度—时间图像
求加速度
作出速度—时间图像,通过图
像的斜率求解小车的加速度
无滑轮
接通电源
放开小车
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
误差分析 (1)纸带运动时摩擦力不均匀,打点不稳定引起误差。 (2)计数点间距离的测量有偶然误差。 (3)作图有误差
典例剖析 实现素养迁移
类型一　动脑求真—— 明原理
【典例1】(2025·北京高考节选)利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实
验装置如图1所示。
(1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的
操作顺序为__________(填各实验步骤前的字母)。
A.释放小车
B.接通打点计时器的电源
C.调整滑轮位置,使细线与木板平行
【解析】(1)实验步骤中,首先调整滑轮位置使细线与木板平行,确保力的方向正
确;接着接通打点计时器电源,让计时器先工作;最后释放小车。故顺序为CBA;
　CBA　
(2)实验中打出的一条纸带如图2所示,A、B、C为依次选取的三个计数
点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的_________(选填“左
端”或“右端”)与小车相连。
【解析】(2)小车做匀加速直线运动时,速度越
来越大,纸带上点间距逐渐增大。图2中纸带左
端间距小,右端间距大,说明纸带左端与小车相连。
　左端　
(3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度
v=_______。
【解析】(3)根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为A、C的中间时刻,AC间位移为x2,时间间隔为2T;则v=。
　　
类型二　动手求证—— 探真知
【典例2】(2025·哈尔滨模拟)用图甲所示的实验装置来
测量匀变速直线运动的加速度。
(1)实验的主要步骤:
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d,结果如图乙所示,读得d=_________mm;
②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x;
③滑块从A点静止释放(已知砝码落地前遮光片已通过光电门);
④读出遮光片通过光电门所用的时间t;
⑤改变光电门的位置,滑块每次都从A点静止释放,测量相应的x值并读出t值。
【解析】(1)①主尺刻度为6 mm,分尺刻度为0.05 mm×12=0.60 mm,最终刻度为
6.60 mm。
　6.60　
(2)根据实验测得的数据,以x为横坐标,为纵坐标,在坐标纸中作出-x
图线如图丙所示,求得该图线的斜率k=___________m-1·s-2;由此进一步
求得滑块的加速度a=__________m·s-2。(计算结果均保留3位有效数字)
　2.38×104　
　0.518　
【解析】(2)滑块通过光电门的瞬时速度为v=,根据速度—位移公式得
v2=2ax,有=2ax,整理得=,
根据图像知图线的斜率为k= m-1·s-2≈2.38×104 m-1·s-2;
根据k=得
a== m/s2
=0.518 m/s2。(共18张PPT)
实验抢分专练
实验一　研究匀变速直线运动规律
(40分钟　34分)
1.(8分)某同学利用图甲所示装置测定小车做匀变速直线运动的速度及
加速度。
(1)(多选)实验中,必要的措施是__________。(2分)
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
　A、B　
【解析】(1)为了让小车做匀加速直线运动,应使小车受力恒定,故应使细线与木板保持平行,同时为了打点稳定,应先接通电源再释放小车,故A、B正确;
本实验中只是测定小车做匀变速直线运动的速度及加速度,故不需要让小车的质量远大于钩码的质量,只要能让小车做匀加速直线运动即可,故C错误;
为了让小车做匀加速直线运动,应使小车受力恒定,因此只要摩擦力恒定即可,不需要平衡小车与长木板间的摩擦力,故D错误。故选A、B。
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸
带,打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中
未画出)。x1=3.59 cm,x2=4.41 cm,x3=5.19 cm,x4=5.97 cm,
x5=6.78 cm,x6=7.64 cm,则小车的加速度a=_________m/s2,打点计时器
在打B点时小车的速度vB=_________m/s。(结果均保留两位有效数字)
(4分)
　0.80　
　0.40　
【解析】(2)相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s
根据逐差法,小车的加速度大小
a==0.80 m/s2
打点计时器在打B点时小车的速度
vB==0.40 m/s
(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知
道,那么加速度的测量值与实际值相比_________(选填“偏大”“偏小”或
“不变”)。(2分)
【解析】(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,因为频率不变,
所以打点周期不变,加速度的测量值与实际值相比不变。
　不变　
2.(8分)(2026·东莞模拟)小黄同学在暗室中用图甲所示装置做“测量重力加速
度”的实验,用到的实验器材有:分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧
光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下:
①在分液漏斗内盛满清水,旋松阀门,让水滴以一定的频率一滴滴地落下;
②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮,由大到小逐渐调节频闪仪的频率,当频
率为25 Hz时,第一次看到一串仿佛固定不动的水滴;
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度;
④处理数据,得出结论;
(1)水滴滴落的时间间隔为_________s。(2分)
【解析】(1)由于频率由大到小逐渐调节,第一次看到一串仿佛固定不动的水滴,说明闪光的时间间隔等于水滴的时间间隔,闪光的频率为25 Hz,因此时间间隔T==0.04 s,故填0.04;
　0.04　
(2)小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示,根据数
据计算当地重力加速度g=_________m/s2;D点处水滴此时的速度
vD=_________m/s。(结果均保留3位有效数字)(4分)
【解析】(2)根据逐差法
g==×10-2 m/s2≈9.69 m/s2,故填9.69;
根据匀变速直线运动的规律
vD==×10-2 m/s=2.48 m/s,故填2.48;
　9.69　
　2.48　
(3)小黄同学怀疑自己的测量结果不是很符合当地的重力加速度值,于
是他打开手机上的某测量软件,利用其中的加速度传感器测出当地的重
力加速度值为9.80 m/s2,你认为造成上述实验与手机加速度传感器测量
有差别的原因是__________________(写出一种即可)。(2分)
【解析】(3)水滴下落时要受空气阻力作用,这可能是导致实验测得数据
与手机加速度传感器测量有差别的原因之一,故填存在空气阻力。
　存在空气阻力　
3.(10分)(2026·阳江模拟)某同学用如图甲所示的装置来探究小车做匀
变速直线运动的规律。
(1)安装好实验装置后,__________(选填“需要”
或“不需要”)平衡小车受到的摩擦力。(2分)
【解析】(1)探究小车做匀变速直线运动的规律,只需要保持小车受到的
合力恒定不变,不需要平衡小车受到的摩擦力。
　 不需要　
(2)按正确操作完成实验,获得的一条纸带如图乙所示,图中A、B、C、
D、E、F为连续的六个计数点,相邻两个计数点间还有四个计时点未画
出,部分计数点间的距离已标明,E、F两点的距离未标明,则x5可能是
_______。(2分)
A.8.18 B.8.48
C.8.80 D.9.21
【解析】(2)根据匀变速直线运动推论可得(x5-6.77)cm=(6.77-5.07)cm,
解得x5=8.47,则x5可能是8.48。
　B　
(3)已知打点计时器的打点周期为0.02 s,利用图乙中给定的数据可知,纸带上打出
D点时小车的速度大小为_______m/s,小车的加速度大小为________m/s2。(计算
结果均保留2位有效数字)(4分)
【解析】(3)相邻两个计数点间还有四个计时点未
画出,则相邻计数点的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,
则纸带上打出D点时小车的速度大小为vD== m/s≈0.59 m/s。
根据逐差法可得小车的加速度大小为
a== m/s2≈1.7 m/s2。
　0.59　
　1.7　
(4)该同学在完成另一次实验后,把打出来的纸带每隔0.1 s剪断,得到若
干段纸条。再把这些纸条并排贴在一张纸上,使这些纸条下端对齐,作为
时间坐标轴,标出时间。最后将纸条上端中心连起来,得到了如图丙中虚
线所示的图线,分析可知该图线斜率的绝对值与小车的___________(选
填“速度”“位移”或“加速度”)大小成正比。(2分)
　加速度　
【解析】(4)因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1 s,即时间t相等,故纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,小车做匀变速直线运动,则此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度,最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,还等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比。根据a=,可知该图线斜率的绝对值与小车的加速度大小成正比。
4.(8分)某实验小组用图甲所示的装置测量自由落体运动的加速度,其操作步骤如下:
A.按照图甲的装置安装实验器材;
B.将电火花计时器接到学生电源的“8 V交流输出”挡位上;
C.先释放纸带,之后闭合开关接通电源,打出一条纸带;
D.多次正确进行实验,从打出的纸带中选取较理想的一条如图乙所示,取连续的计时点1、2、3、4、…,测得点1到点2、3、4、…的距离分别为h1、h2、h3、…;
E.根据测量的数据算出重力加速度。
(1)(多选)上述步骤中有错误的是__________(填相应步骤前的字母);
(3分)
【解析】(1)电火花计时器的工作电源是220 V交
流电源,实验时应先接通电源后释放纸带,有错误
的步骤是B、C。
　B、C　
(2)若从打点1时开始计时,点2、3、4、…对应时刻分别为t1、t2、t3、…,求
得v2=、v3=、v4=、…,作出v-t 图像如图丙所示,图线的斜率为k,在纵轴
上的截距为b,可知打下点1时重物的速度v1=_______,当地的重力加速度
g=________。(5分)
【解析】(2)题图丙中的图线纵轴截距是0时刻对应的速度,
即表示打下点1时重物的速度。平均速度表示各段中间时刻
的瞬时速度,以平均速度v为纵坐标,相应的运动时间的两倍
为横坐标,则v-t图线的斜率的2倍表示重力加速度,即g=2k。
　 b　
　2k　实验一　研究匀变速直线运动规律
实验操作·夯实必备知识
实验原理 1.打点计时器 所用交流电源的频率f=50 Hz时,每隔0.02 s打一次点。 2.瞬时速度及加速度的测量 (1)瞬时速度的测量:== (2)加速度的测量 ①图像法:绘制v-t图像,由“斜率”求得加速度; ②逐差法:xm-xn=(m-n)aT2或xⅡ-xⅠ=aT2
实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理
打点计时器 (1)安装:按照实验装置,把打点计时器固定在长木板无滑轮的一端,接好电源; (2)连接: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)释放:把小车停在靠近打点计时器处,先接通电源,后放开小车;小车运动一段时间后,断开电源,取下纸带; (4)重复:更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)利用平均速度求瞬时速度:vn==。 (2)方法一:逐差法求加速度 a1=,a2=,a3=,则a== 方法二:利用速度—时间图像求加速度 作出速度—时间图像,通过图像的斜率求解小车的加速度
误差分析 (1)纸带运动时摩擦力不均匀,打点不稳定引起误差。 (2)计数点间距离的测量有偶然误差。 (3)作图有误差
典例剖析·实现素养迁移
类型一　动脑求真—— 明原理
【典例1】(2025·北京高考节选)利用打点计时器研究匀变速直线运动的规律,实验装置如图1所示。
(1)按照图1安装好器材,下列实验步骤正确的操作顺序为　CBA　(填各实验步骤前的字母)。
A.释放小车
B.接通打点计时器的电源
C.调整滑轮位置,使细线与木板平行
【解析】(1)实验步骤中,首先调整滑轮位置使细线与木板平行,确保力的方向正确;接着接通打点计时器电源,让计时器先工作;最后释放小车。故顺序为CBA;
(2)实验中打出的一条纸带如图2所示,A、B、C为依次选取的三个计数点(相邻计数点间有4个点未画出),可以判断纸带的　左端　(选填“左端”或“右端”)与小车相连。
【解析】(2)小车做匀加速直线运动时,速度越来越大,纸带上点间距逐渐增大。图2中纸带左端间距小,右端间距大,说明纸带左端与小车相连。
(3)图2中相邻计数点间的时间间隔为T,则打B点时小车的速度v=　　。
【解析】(3)根据匀变速直线运动中,中间时刻的瞬时速度等于该段时间内的平均速度。B点为A、C的中间时刻,AC间位移为x2,时间间隔为2T;则v=。
类型二　动手求证—— 探真知
【典例2】(2025·哈尔滨模拟)用图甲所示的实验装置来测量匀变速直线运动的加速度。
(1)实验的主要步骤:
①用游标卡尺测量遮光片的宽度d,结果如图乙所示,读得d=　6.60　mm;
②用刻度尺测量A点到光电门所在位置B点之间的水平距离x;
③滑块从A点静止释放(已知砝码落地前遮光片已通过光电门);
④读出遮光片通过光电门所用的时间t;
⑤改变光电门的位置,滑块每次都从A点静止释放,测量相应的x值并读出t值。
【解析】(1)①主尺刻度为6 mm,分尺刻度为0.05 mm×12=0.60 mm,最终刻度为6.60 mm。
(2)根据实验测得的数据,以x为横坐标,为纵坐标,在坐标纸中作出-x图线如图丙所示,求得该图线的斜率k=　2.38×104　m-1·s-2;由此进一步求得滑块的加速度a=　0.518　m·s-2。(计算结果均保留3位有效数字)
【解析】(2)滑块通过光电门的瞬时速度为v=,根据速度—位移公式得v2=2ax,有=2ax,整理得=,根据图像知图线的斜率为k= m-1·s-2≈2.38×104 m-1·s-2;根据k=得
a== m/s2
=0.518 m/s2。
- 1 -实验抢分专练
实验一　研究匀变速直线运动规律
(40分钟　34分)
1.(8分)某同学利用图甲所示装置测定小车做匀变速直线运动的速度及加速度。
(1)(多选)实验中,必要的措施是　A、B　。(2分)
A.细线必须与长木板平行
B.先接通电源再释放小车
C.小车的质量远大于钩码的质量
D.平衡小车与长木板间的摩擦力
【解析】(1)为了让小车做匀加速直线运动,应使小车受力恒定,故应使细线与木板保持平行,同时为了打点稳定,应先接通电源再释放小车,故A、B正确;
本实验中只是测定小车做匀变速直线运动的速度及加速度,故不需要让小车的质量远大于钩码的质量,只要能让小车做匀加速直线运动即可,故C错误;
为了让小车做匀加速直线运动,应使小车受力恒定,因此只要摩擦力恒定即可,不需要平衡小车与长木板间的摩擦力,故D错误。故选A、B。
(2)他实验时将打点计时器接到频率为50 Hz的交流电源上,得到一条纸带,打出的部分计数点如图乙所示(每相邻两个计数点间还有4个点,图中未画出)。x1=3.59 cm,x2=4.41 cm,x3=5.19 cm,x4=5.97 cm,x5=6.78 cm,x6=7.64 cm,则小车的加速度a=　0.80　m/s2,打点计时器在打B点时小车的速度vB=　0.40　m/s。(结果均保留两位有效数字)(4分)
【解析】(2)相邻计数点间的时间间隔T=0.1 s
根据逐差法,小车的加速度大小
a==0.80 m/s2
打点计时器在打B点时小车的速度
vB==0.40 m/s
(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,而做实验的同学并不知道,那么加速度的测量值与实际值相比　不变　(选填“偏大”“偏小”或“不变”)。(2分)
【解析】(3)如果当时电网中交变电流的电压变成210 V,因为频率不变,所以打点周期不变,加速度的测量值与实际值相比不变。
2.(8分)(2026·东莞模拟)小黄同学在暗室中用图甲所示装置做“测量重力加速度”的实验,用到的实验器材有:分液漏斗、阀门、支架、接水盒、一根有荧光刻度的米尺、频闪仪。具体实验步骤如下:
①在分液漏斗内盛满清水,旋松阀门,让水滴以一定的频率一滴滴地落下;
②用频闪仪发出的闪光将水滴流照亮,由大到小逐渐调节频闪仪的频率,当频率为25 Hz时,第一次看到一串仿佛固定不动的水滴;
③用竖直放置的米尺测得各个水滴所对应的刻度;
④处理数据,得出结论;
(1)水滴滴落的时间间隔为　0.04　s。(2分)
【解析】(1)由于频率由大到小逐渐调节,第一次看到一串仿佛固定不动的水滴,说明闪光的时间间隔等于水滴的时间间隔,闪光的频率为25 Hz,因此时间间隔T==0.04 s,故填0.04;
(2)小黄同学测得连续相邻的五个水滴之间的距离如图乙所示,根据数据计算当地重力加速度g=　9.69　m/s2;D点处水滴此时的速度vD=　2.48　m/s。(结果均保留3位有效数字)(4分)
【解析】(2)根据逐差法
g==×10-2 m/s2≈9.69 m/s2,故填9.69;根据匀变速直线运动的规律
vD==×10-2 m/s=2.48 m/s,故填2.48;
(3)小黄同学怀疑自己的测量结果不是很符合当地的重力加速度值,于是他打开手机上的某测量软件,利用其中的加速度传感器测出当地的重力加速度值为9.80 m/s2,你认为造成上述实验与手机加速度传感器测量有差别的原因是　存在空气阻力　(写出一种即可)。(2分)
【解析】(3)水滴下落时要受空气阻力作用,这可能是导致实验测得数据与手机加速度传感器测量有差别的原因之一,故填存在空气阻力。
3.(10分)(2026·阳江模拟)某同学用如图甲所示的装置来探究小车做匀变速直线运动的规律。
(1)安装好实验装置后,　 不需要　(选填“需要”或“不需要”)平衡小车受到的摩擦力。(2分)
【解析】(1)探究小车做匀变速直线运动的规律,只需要保持小车受到的合力恒定不变,不需要平衡小车受到的摩擦力。
(2)按正确操作完成实验,获得的一条纸带如图乙所示,图中A、B、C、D、E、F为连续的六个计数点,相邻两个计数点间还有四个计时点未画出,部分计数点间的距离已标明,E、F两点的距离未标明,则x5可能是　B　。(2分)
A.8.18 B.8.48 C.8.80 D.9.21
【解析】(2)根据匀变速直线运动推论可得(x5-6.77)cm=(6.77-5.07)cm,解得x5=8.47,则x5可能是8.48。
(3)已知打点计时器的打点周期为0.02 s,利用图乙中给定的数据可知,纸带上打出D点时小车的速度大小为　0.59　m/s,小车的加速度大小为　1.7　m/s2。(计算结果均保留2位有效数字)(4分)
【解析】(3)相邻两个计数点间还有四个计时点未画出,则相邻计数点的时间间隔为T=5×0.02 s=0.1 s,
则纸带上打出D点时小车的速度大小为vD== m/s≈0.59 m/s。
根据逐差法可得小车的加速度大小为a== m/s2
≈1.7 m/s2。
(4)该同学在完成另一次实验后,把打出来的纸带每隔0.1 s剪断,得到若干段纸条。再把这些纸条并排贴在一张纸上,使这些纸条下端对齐,作为时间坐标轴,标出时间。最后将纸条上端中心连起来,得到了如图丙中虚线所示的图线,分析可知该图线斜率的绝对值与小车的　加速度　(选填“速度”“位移”或“加速度”)大小成正比。(2分)
【解析】(4)因为剪断的纸带所用的时间都是t=0.1 s,即时间t相等,故纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,小车做匀变速直线运动,则此段纸带的平均速度等于这段纸带中间时刻的速度,最后得出结论纸带的长度之比等于此段纸带的平均速度之比,还等于各段纸带中间时刻的速度之比,即纸带的高度之比等于中间时刻速度之比。根据a=,可知该图线斜率的绝对值与小车的加速度大小成正比。
4.(8分)某实验小组用图甲所示的装置测量自由落体运动的加速度,其操作步骤如下:
A.按照图甲的装置安装实验器材;
B.将电火花计时器接到学生电源的“8 V交流输出”挡位上;
C.先释放纸带,之后闭合开关接通电源,打出一条纸带;
D.多次正确进行实验,从打出的纸带中选取较理想的一条如图乙所示,取连续的计时点1、2、3、4、…,测得点1到点2、3、4、…的距离分别为h1、h2、h3、…;
E.根据测量的数据算出重力加速度。
(1)(多选)上述步骤中有错误的是　B、C　(填相应步骤前的字母);(3分)
【解析】(1)电火花计时器的工作电源是220 V交流电源,实验时应先接通电源后释放纸带,有错误的步骤是B、C。
(2)若从打点1时开始计时,点2、3、4、…对应时刻分别为t1、t2、t3、…,求得v2=、v3=、v4=、…,作出v-t 图像如图丙所示,图线的斜率为k,在纵轴上的截距为b,可知打下点1时重物的速度v1=　 b　,当地的重力加速度g=　2k　。(5分)
【解析】(2)题图丙中的图线纵轴截距是0时刻对应的速度,即表示打下点1时重物的速度。平均速度表示各段中间时刻的瞬时速度,以平均速度v为纵坐标,相应的运动时间的两倍为横坐标,则v-t图线的斜率的2倍表示重力加速度,即g=2k。
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