2.1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 课件 - 2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件围绕“探究小车速度随时间变化的规律”这一核心实验，从观察现象、设计实验到数据处理与图像分析，构建了完整的科学探究链条，为学生理解匀变速直线运动的物理本质提供了清晰的学习支架。通过问题驱动和步骤引导，前后知识点环环相扣，帮助学生建立运动观念与实验思维之间的联系。 其亮点在于深度融合科学探究与科学思维素养，以真实实验操作为基础，强调证据意识和模型建构能力。例如，在数据处理环节要求学生用描点作图法拟合v-t图像，体现科学论证与质疑创新的过程。同时注重实验细节规范，如计数点选取、纸带测量等，强化实事求是的科学态度。该资料既提升学生动手能力和逻辑推理水平，又助力教师高效开展实验教学，实现知识传授与素养培育的有机统一。

物理定律不能单靠“思维”来获得，还应致力于观察和实验。 ——普朗克① ①普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,1858-1947)，德国物理学家，量子论的奠基人。1900年，他在黑体辐射研究中引入能量子，因此于1918年获诺贝尔物理学奖。 1 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 要研究小车在重物牵引下速度随时间变化的规律，你认为如何设计此实验？需要测量哪些物理量？选用什么器材？ 要研究小车速度随时间变化的规律，就要想办法测量小车在不同时刻的瞬时速度，而打点计时器具有此功能。 实验思路 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 如果用打点计时器测量速度，就可以如图2.1-1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。 实验思路 3 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 实验思路 小车在槽码的牵引下运动，通过研究纸带上的信息，就可以知道小车运动的速度是怎样随时间变化的。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 进行实验 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。 增减所挂的槽码（或在小车上放置重物）,更换纸带，再做两次实验。 (1)如图所示，把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，打点计时器固定在长木板没有滑轮的一端，连接好电路． 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 进行实验 实验步骤： (2)把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下面挂上数量适当的槽码，然后把纸带穿过打点计时器，并把纸带的另一端固定在小车的后面。调节滑轮高度，使细线与木板平行。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 进行实验 实验步骤： (3)把小车停在靠近打点计时器处，先接通电源，后释放小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列小点，小车靠近滑轮时及时让小车停止，随后立即关闭电源。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 进行实验 实验步骤： (4)换上新的纸带，重复实验两次，并选一条点迹清晰的纸带。 (5)增减所挂槽码，各按上述方法再做两次实验。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 进行实验 实验步骤： 在三条纸带中选择一条合适的纸带。为了便于测量，舍掉开头一些过于密集的点，找一个适当的点作为计时起点(位置编号为0)。 可从计时起点开始，每5个计时点取1个计数点(两相邻计数点中间还有4个计时点)进行测量，如果所用交变电源的频率是，则两相邻计数点间的时间间隔。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据记录 (1)纸带的选取及测量： 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据记录 (2)瞬时速度的计算： ①从几条纸带中选择一条比较理想的纸带，舍掉开始一些比较密集的点 ，在后面便于测量的地方找一个点，作为计数始点，以后依次每五个点取一个计数点，并标明0、1、2、3、4… 测量各计数点到0点的距离。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据记录 (2)瞬时速度的计算： ②分别计算出与所求点相邻的两计数点之间的距离、 、…。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据记录 (2)瞬时速度的计算： ③瞬时速度的计算和记录 利用计算平均速度，用平均速度代替相关计数点的瞬时速度，填入下面的表格中。 位置编号 0 1 2 3 4 5 6 时间 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据分析 以速度为纵轴、时间为横轴建立直角坐标系，根据表中的数据，选定合适的坐标标度，在直角坐标系中描点，用平滑的线连接描绘出的各点，要使尽可能多的点分布在线上，不在线上的点应大致分布在线的两侧，个别偏离较远的点往往是因为错误造成的，应舍去不用。 1.作图像： 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据分析 实验得到小车运动的图像是一条倾斜的直线，那么当时间变化相同的值时，速度也会增加相同的值。可以得出结论：小车的速度随时间均匀增加(或变化)。 2.实验结论： 图线的倾斜程度表示加速度的大小 图线和纵轴的交点表示开始计时时小车的初速度． 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据分析 (1)板的粗糙程度不同，摩擦力不恒定。 (2)根据纸带测量的位移有误差，从而计算出的瞬时速度有误差。 (3)作图像时单位选择不合适或人为作图不准确带来误差。 3.误差分析： 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据分析 (4)减小实验误差的方法 ①我们应选择点迹小而清晰的纸带，且要用分度值为的刻度尺测量并估读到。 ②读数时眼睛要正对点和刻度尺，以尽量减小误差。 ③小车速度应适当大些，这样可以减小测量长度带来的误差。 3.误差分析： 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 数据分析 (4)减小实验误差的方法 ④适当选几个(如五个)计时点的时间间隔作为时间单位，可减小测量时间间隔带来的误差，测量两计数点间的距离时，要一次完成测量，不要分段测量。 3.误差分析： 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 注意事项总结： (1)安装 ①固定长木板时，定滑轮要伸出桌面，打点计时器固定于没有定滑轮的一端； ②细线、纸带要保持水平； ③开始释放小车时，应使小车靠近打点计时器； ④槽码个数适当； ⑤打点计时器要接相应的交变电源。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 注意事项总结： (2)实验过程 ①先接通电源，当打点计时器稳定工作后再释放小车； ②小车接近定滑轮时要及时制动，以免损坏仪器； ③小车的加速度应适当，在纸带上长约50cm的范围内清楚地取7～8个计数点为宜。 ④增减所挂的槽码(或在小车上放置重物)，更换纸带，多做几次实验； ⑤当小车停止运动时，立即关闭打点计时器的电源。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 注意事项总结： (3)数据处理 ①应区别打点计时器打出的计时点和人为选取的计数点(一般把计时器打出的5个点作为一个计数点)，选取的计数点不得少于6个。 ②不要分段测量各段位移，应尽可能一次测量完毕(可先统一量出到计数点0之间的距离)，读数时应估读到毫米的下一位。 1 实验：探究小车速度随时间变化的规律 注意事项总结： (3)数据处理 ③在坐标纸上画图像时，注意坐标轴单位长度的选取，应使图象尽量布满坐标纸． ④利用描出的点作图像时，不要将相邻的点依次相连成折线，而应使大多数点在直线(或曲线)上，不在线上的点应均匀分布在直线(或曲线)两侧，个别离线较远的点应舍去． 注意：应用一条平滑的曲线或直线“拟合”这些点． [例] 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，利用打点计时器在纸带上打的点记录小车的运动情况。某同学做此实验时步骤如下： A．拉住纸带，将小车移至靠近打点计时器处，放开纸带，再接通电源。 B．将打点计时器固定在长木板上，并接好电路。 C．把一条绳拴在小车上，细绳跨过定滑轮，下面挂上适当的槽码。 D．小车停止运动后，直接取下纸带。 E．将纸带固定在小车尾部，并穿过打点计时器的限位孔。 F．换上新纸带，重复操作三次，然后从所有纸带中选取一条点迹清晰的进行数据处理。 其中错误或遗漏的步骤有： (1)_________________________________________； (2)_________________________________________。 将以上步骤完善后按合理的顺序填写在下面横线上。 ______________________________________________。 A中应先接通电源，再释放纸带； D中取纸带前应先断开电源。 BECADF $$