实验专题 测量纸带的平均速度和瞬时速度 课件 -2025-2026学年高一上学期物理人教版必修第一册

该高中物理课件聚焦于“测量纸带的平均速度和瞬时速度”实验专题，围绕打点计时器的使用、纸带数据处理与分析、v-t图像绘制等核心内容展开，通过情景导入、原理讲解、操作要领、误差分析到典例解析层层递进，构建了从现象观察到规律总结的学习支架，有效衔接了运动学概念与实验技能。 其亮点在于深度融合物理观念、科学思维与科学探究三大核心素养，以典型例题为载体，引导学生建立“匀变速直线运动中瞬时速度等于中间时刻平均速度”的模型认知，强化科学推理与论证能力。例如在【典例2】中，学生需结合水滴落点间距变化判断运动方向并估算速度，体现对物理本质的理解与迁移应用。该资料不仅帮助学生形成严谨的实验思维和数据分析习惯，也为教师提供结构清晰、可直接使用的教学范式，提升课堂效率与深度。

实验专题：测量纸带的平均速度和瞬时速度 高中物理：必修第一册 授课教师：W CONTENTS 目 录 O1 O2 课后提升 O3 O4 课堂总结 教学重点 教学难点 教学过程 NO.1 教学目标 教学 重点 教学 难点 打点计时器的使用、和速度的测量 ⁠ 返回 在实验室是怎样测速度的？ 情景探究 ⁠ 运 动 的 描 述 返回 永久磁铁 限位孔 纸带 线圈 振针 振片 复写纸 定位轴 压纸框架 打点计时器的构成 注意 电火花计时器和电磁打点计时器的区别 ⁠ 返回 纸带的处理 ——测平均速度 Δt ＝？ Δx ＝？ 点的疏密与速度的关系 (1)需测量的量：所选取的两点间的位移△x 和 时间△t (2)关系式：平均速度v= 1.利用纸带求平均速度 问题探究 ⁠ 1．实验目的 (1)练习正确使用打点计时器 (2)会利用纸带求匀变速直线运动的瞬时速度、加速度 (3)会利用纸带探究小车速度随时问变化的规律， 并能画出小车运动的v-t图象，根据图象求加速度 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、电源、复写纸片． 2．实验器材 一、基本原理与操作 实验过程 ⁠ 原理装置图 操作要领 (1)平行：细绳、纸带与长木板平行 (2)靠近：小车释放前，应靠近打点计时器的位置 (3)先后：实验时先接通电源，后释放小车；实验后先断开电源，后取下纸带 (4)适当：悬挂钩码要适当，避免纸带打出的点太少或过于密集 ⁠ 二、数据处理与分析 1．由纸带判断物体做匀变速运动的方法 如图所示，0、1、2、…为时间间隔相等的各计数点，x1、x2、x3、…为相邻两计数点间的距离，若Δx＝x2－x1＝x3－x2＝x4－x3＝C(常量)，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。 2．由纸带求物体运动速度的方法：根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度， 3.用v-t图像描述物体的速度 (1)以速度v为纵轴,时间t为横轴建立直角坐标系。 (2)根据不同时刻的瞬时速度值,在坐标系中描点。 (3)用平滑曲线把这些点连接起来,即得到v-t图像,如图所示。 四、误差分析 1.利用平均速度来代替运动物体在某计数点的瞬时速度会带来系统误差。为减小误差,应取以计数点为中心的较小位移Δx来求平均速度。 2.分段测量计数点间的位移会带来误差。减小此误差的方法是一次测量完成,即一次测出各计数点到起始计数点O的距离,再分别计算出各计数点间的位移。 3.作图时,描点、连线存在偶然误差,为减小误差,应选取合适的坐标单位,利用坐标纸作图。 五、注意事项 1.使用打点计时器打点时,应先接通电源,待打点计时器打点稳定后,再拉动纸带。 2.手拉动纸带时速度应快一些,以防点迹太密集。 3.打点计时器不能连续工作太长时间,打点之后应立即关闭电源。 ⁠ △t/s △x/cm 3 2 1 0 位置 手拉纸带在几个时刻的瞬时速度 v/m·s-1 0.85 均为0.08s 1.41 1.79 2.29 0 1 2 3 0.11 0.18 0.22 0.29 实例分析 ⁠ 　例1 在“探究小车速度随时间变化的规律”的实验中，图7－2甲给出了从0点开始，每5个点取一个计数点的纸带，其中0，1，2，3，4，5，6都为计数点.测得：x1＝1.40 cm，x2＝1.90 cm，x3＝2.38 cm，x4＝2.88 cm，x5＝3.39 cm，x6＝3.87 cm.那么： 　(1)在计时器打出点1,2,3,4,5时，小车的速度分别为： 　　v1＝16.50 cm/s，v2＝________cm/s，v3＝26.30 cm/s，v4＝31.35 cm/s，v5＝________cm/s. 　　(2)在平面直角坐标系中作出v－t图象． 　　(3)分析小车运动速度随时间变化的规律． 典例分析 ⁠ 　(3)小车运动的v－t图象是一条倾斜向上的直线，说明速度随时间均匀增加，它们是“线性关系”。 (2) 【典例2】　某同学观察到将家里的自来水的水龙头调节到合适的时候能一滴一滴地下落,也可以起到打点计时器的作用,通过观察发现从第一滴水落在地面开始计时,到第10滴水落在地面恰好是9 s的时间,通过查找资料又知道相邻的两滴水落到地上的时间间隔相等。保持水龙头不动,纸带紧贴地面,减速拖动纸带得到水滴落在纸上的痕迹A、B、C、D、E(已用铅笔加深)如图所示。纸带上最先留下的痕迹是 　　　　⁠(选填“O点”或“E点”),纸带运动AC段的平均速度大小为 　　　　⁠m/s,此平均速度 　　　　⁠(选填“大于”或“小于”)C点的瞬时速度。(结果保留2位小数)  典例分析 解析　减速拖动纸带,相等时间间距变小,故纸带上最先留下的痕迹是E点。第一滴水落在地面开始计时,到第10滴水落在地面恰好是9 s的时间,T＝ s＝1 s。 纸带运动AC段的平均速度可近似为B点瞬时速度,则v＝≈0.07 m/s,而纸带减速运动,故此速度小于C点的瞬时速度。 答案　E点　0.07　小于 ①电火花计时器　②天平　③4～6 V低压交流电源 ④细绳和纸带　 ⑤砝码、托盘和小车　⑥刻度尺　⑦秒表　⑧一端带有定滑轮的长木板 (2)搭建好实验装置后，先____________，再____________。纸带被打出一系列点，其中一段如图乙所示，可知纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连。 (3)如图乙所示的纸带上，A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，则vB＝________m/s。 【典例3】某同学用如图1甲所示的装置探究小车做匀变速直线运动的规律，他采用电火花计时器进行实验。 ②③⑦ (1)请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号)________。 接通电源 释放小车 左 0.26　 典例分析 【典例4】某探究小组为了研究小车在桌面上的直线运动，用自制“滴水计时器”计量时间。实验前，将该计时器固定在小车旁，如图2(a)所示。实验时，保持桌面水平，用手轻推一下小车。在小车运动过程中，滴水计时器等时间间隔地滴下小水滴，图(b)记录了桌面上连续6个水滴的位置。(已知滴水计时器每30 s内共滴下46个小水滴) (1)由图(b)可知，小车在桌面上是________(填“从右向左”或“从左向右”)运动的。 (2)该小组同学根据图(b)的数据判断出小车做匀变速运动。小车运动到图(b)中A点位置时的速度大小为________ m/s。(结果均保留2位有效数字) 从右向左　 0.19　 典例分析 　1.用气垫导轨和数字计时器能更精确地测量物体的瞬时速度。如图所示,滑块在牵引力作用下先后通过两个光电门,配套的数字计时器记录了遮光条通过第一个光电门的时间为Δt1＝0.29 s,通过第二个光电门的时间为Δt2＝0.11 s,已知遮光条的宽度为3.0 cm,则滑块通过第一个光电门的速度为 　　　　⁠m/s,通过第二个光电门的速度为 　　　　⁠m/s。(结果均保留两位有效数字)  课后巩固 答案:0.10　0.27 2.某次实验,打点计时器使用的电源频率为50 Hz,纸带的记录如图所示,从A点开始每五个点取一个计数点,依次标记为B、C、D、E,其中A为这五个点中最先打出的点。 则纸带的运动是 　　　　⁠(选填“加速”“匀速”或“减速”)运动;打出A、E这两点的时间间隔中,纸带运动的平均速度大小是 　　　　⁠m/s;D点的瞬时速度为 　　　　⁠m/s。(后两空均保留两位有效数字)解析:(1)本实验除电火花计时器(含纸带、墨粉纸盘)外还必须使用的主要仪器有交流电源。  答案: 加速　0.30　0.34 3.某同学在玩具赛车的赛车场看赛车比赛时,用相机连拍功能对经过的某玩具赛车进行了连拍,然后他把连拍后的照片对应赛道位置排列好,排列好的位置关系如图所示。已知该照相机的连拍频率是每秒10张,照片与实物的比例为1∶10。为了判断该赛车的运动情况,该同学对整理好的照片进行了研究。请根据图中数据回答下列问题: (1)该照相机连拍时,其拍摄周期为T＝ 　　　　⁠s。  解析:(1)每秒拍10张照片,则拍摄周期T＝ s＝0.1 s。 答案:(1)0.1　 (2)图中从左向右玩具赛车在第二个位置的速度v＝ 　　　　⁠m/s。  解析:(2)玩具赛车在第二个位置的速度为 v＝＝ ＝2.6 m/s。 答案:(2)2.6　 (3)图中从左向右玩具赛车在第五个位置的速度v'＝ 　　　　⁠m/s。  解析:(3)玩具赛车在第五个位置的速度 v'＝＝＝3.2 m/s。 答案:(3)3.2 ⁠ 4.某同学用如图甲所示的装置探究小车做匀变速直线运动的规律，他采用电火花计时器进行实验。 (1)请在下面列出的实验器材中，选出本实验中不需要的器材填在横线上(填编号)______。 ①电火花计时器　②天平 ③4～6 V低压交流电源 ④细绳和纸带　 ⑤砝码、托盘和小车　 ⑥刻度尺　⑦秒表 ⑧一端带有定滑轮的长木板 (2)安装好实验装置后，先____________，再____________。纸带被打出一系列点，其中一段如图乙所示，可知纸带的________(填“左”或“右”)端与小车相连。 (3)如图乙所示的纸带上，A、B、C、D、E为纸带上所选的计数点，相邻计数点间的时间间隔为0.1 s，则vB＝________m/s。(保留2位有效数字) 答案　(1)②③⑦ 　(2)接通电源　释放小车　左 (3)0.26　 即vn＝eq \f(xn＋xn＋1,2T)。 $